JP2007527722A - New expression tools for multiprotein applications - Google Patents
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Abstract
本発明は、新規な機能的配置を含む複数遺伝子適用のためのポリヌクレオチド、ベクター、宿主細胞、並びに前記ポリヌクレオチドを含む組み換え動物に関する。加えて、本発明は、複数遺伝子発現カセットを作製するための方法、in vitro及びin vivoにおける多タンパク質複合体の製造方法、並びにワクチンを製造するための方法を対象とする。さらに、本発明は、タンパク質複合体相互作用又はタンパク質の修飾をスクリーニングする方法、及びタンパク質複合体と相互作用できるか、若しくはタンパク質を修飾できるか、又はタンパク質複合体相互作用を阻害できるか、若しくはタンパク質の修飾を阻害できる候補となる化合物のin vitro又はin vivoにおけるスクリーニング方法を包含する。また、本発明は、(i)遺伝子治療用の薬剤を製造するため、(ii)多タンパク質複合体の組み換え体を製造するため、(iii)ワクチンを製造するため、又は(iv)関心のある化合物をスクリーニングするための、本発明のポリヌクレオチド、ベクター、宿主細胞、又は組み換え動物の使用に関する。最後に、これは大切なことだが、本発明は、少なくとも本発明のポリヌクレオチド、ベクター、及び/又は宿主細胞を含む部品からなるキットを対象とする。 The present invention relates to polynucleotides, vectors, host cells, and recombinant animals containing said polynucleotides for multiple gene applications, including novel functional arrangements. In addition, the present invention is directed to methods for producing multigene expression cassettes, methods for producing multiprotein complexes in vitro and in vivo, and methods for producing vaccines. Furthermore, the present invention provides a method for screening protein complex interactions or protein modifications, and can interact with a protein complex, or can modify a protein, or inhibit a protein complex interaction, or a protein In vitro or in vivo screening methods for candidate compounds capable of inhibiting the modification of the above. The invention also provides (i) to produce a drug for gene therapy, (ii) to produce a recombinant of a multiprotein complex, (iii) to produce a vaccine, or (iv) to be of interest It relates to the use of the polynucleotides, vectors, host cells or recombinant animals of the invention for screening compounds. Last but not least, the present invention is directed to a kit comprising at least a component comprising a polynucleotide, vector, and / or host cell of the present invention.
Description
本発明は、新規な機能的配置を含む複数遺伝子適用のためのポリヌクレオチド、並びにベクター、宿主細胞、及び前記ポリヌクレオチドを含む組み換え動物に関する。 The present invention relates to polynucleotides for multiple gene applications, including novel functional arrangements, as well as vectors, host cells, and recombinant animals comprising said polynucleotides.
加えて、本発明は、複数遺伝子発現カセットの作製方法、in vitro及びin vivoでの多タンパク質複合体の製造方法、並びにワクチンの製造方法を対象とする。 In addition, the present invention is directed to a method for producing a multi-gene expression cassette, a method for producing a multiprotein complex in vitro and in vivo, and a method for producing a vaccine.
さらに、本発明は、タンパク質複合体相互作用又はタンパク質の修飾をスクリーニングする方法、及びタンパク質複合体と相互作用できるか、若しくはタンパク質を修飾できるか、又はタンパク質複合体相互作用を阻害できるか、若しくはタンパク質の修飾を阻害できる候補となる化合物のin vitro又はin vivoにおけるスクリーニング方法を包含する。 Furthermore, the present invention provides a method for screening protein complex interactions or protein modifications, and can interact with a protein complex, or can modify a protein, or inhibit a protein complex interaction, or a protein In vitro or in vivo screening methods for candidate compounds capable of inhibiting the modification of the above.
また、本発明は、(i)遺伝子治療用の薬剤を製造するため、(ii)多タンパク質複合体の組み換え体を製造するため、(iii)ワクチンを製造するため、又は(iv)関心のある化合物をスクリーニングするための、本発明のポリヌクレオチド、ベクター、宿主細胞、又は組み換え動物の使用に関する。 The invention also provides (i) to produce a drug for gene therapy, (ii) to produce a recombinant of a multiprotein complex, (iii) to produce a vaccine, or (iv) to be of interest It relates to the use of the polynucleotides, vectors, host cells or recombinant animals of the invention for screening compounds.
最後に、これは大切なことだが、本発明は、少なくとも本発明のポリヌクレオチド、ベクター、及び/又は宿主細胞を含む部品からなるキットを対象とする。 Last but not least, the present invention is directed to a kit comprising at least a component comprising a polynucleotide, vector, and / or host cell of the present invention.
真核細胞における新規な多タンパク質複合体の同定が急速に進みつつあるが、これは特に、タンパク質−タンパク質相互作用のゲノムワイド分析の到来、強力な複数の親和性タンパク質精製方法の導入、及び超高感度分析技術の開発に起因している。広範な2ハイブリッド研究に基づき、特定のタンパク質と相互作用するパートナーの数が、パン酵母では平均して5〜8個であると推定された(Schwikowski et al. A network of protein−protein interactions in yeast. Nat. Biotechnol. 18, 1257−1261 (2000); Bader et al. Analyzing protein−protein interaction data obtained from different sources. Nat. Biotechnol. 20, 991−997 (2002); Von Mering et al. Comparative assessment of large−scale data sets of protein−protein interactions. Nature 417, 399−403 (2002); Grigoriev, A. On the number of protein−protein interactions in the yeast proteome. Nucleic Acids Res. 31, 4157−4161 (2003))。これにより、本質的には主要なプロセスにつき1つの、複数の構成要素からなるタンパク質装置の集積としての細胞の概念が出現した。これは、真核生物の多タンパク質複合体の、分子レベルでの構造及び機能研究を目的とするタンパク質製造技術に対し、重要な課題を提起しており、その理由は、その細胞内の量が供給源からの大規模な抽出に一般的には不向きだからである。 The identification of novel multiprotein complexes in eukaryotic cells is rapidly advancing, particularly with the advent of genome-wide analysis of protein-protein interactions, the introduction of powerful multiple affinity protein purification methods, and This is due to the development of high-sensitivity analysis technology. Based on extensive two-hybrid studies, the average number of partners interacting with a particular protein was estimated to be 5-8 in baker's yeast (Schwikowski et al. A network of protein-protein interactions in yeast). Nat. Biotechnol. 18, 1257-1261 (2000); Bader et al. Analyzing protein-protein interaction data obtained from different sources. Nat. Biotechnol. 20, 991-997 (2002); Von Mering et al. Comparative assessment of large-scale data sets of protein-protein interactions.Nature 417, 399-403 (2002); Grigoriev, A. On the number of protein-protein interactions in the yeast proteome.Nucleic Acids Res. 31, 4157-4161 (2003) ). This has led to the concept of cells as a collection of protein components consisting of multiple components, essentially one for the main process. This poses an important challenge for protein production technologies aimed at the structural and functional studies of eukaryotic multiprotein complexes at the molecular level, because the amount of intracellular This is because it is generally unsuitable for large-scale extraction from sources.
多タンパク質複合体構成要素をコードする複数の遺伝子を運ぶポリシストリン性ベクターが、遺伝子治療における輸送の選択的なケースで使用されている(De Felipe, P. Polycistronic viral vectors. Curr. Gene Ther. 2, 355−378 (2002); Planelles, V. Hybrid lentivirus vectors. Methods Mol. Biol. 229, 273−284 (2003))。最近、ポリシストロン性ベクターが、E. coli中の4個のサブユニットからなる転写因子複合体の発現に用いられている(Selleck et al. A histone fold TAF octamer within the yeast TFIID transcriptional coactivator. Nat. Struct. Biol. 8, 695−700 (2001))。これらの研究におけるDNA構築物は、エンドヌクレアーゼ及びリガーゼを用いた常法により作製された。しかし、真核生物におけるタンパク質複合体には、しばしば、最大数百kDaサイズの個別のポリペプチドを有する10個以上のサブユニットが含まれるため、通常のクローニング戦略の適用性が非常に制限され、かつ異種タンパク質発現のための有用な宿主系としてE. coliの大部分が除外される。 Polycystin vectors carrying multiple genes encoding multiprotein complex components have been used in selective cases of transport in gene therapy (De Felipe, P. Polycistronic viral vectors. Curr. Gene Ther. 2 , 355-378 (2002); Planelles, V. Hybrid lentivirus vectors. Methods Mol. Biol. 229, 273-284 (2003)). Recently, polycistronic vectors have been used to express a transcription factor complex consisting of four subunits in E. coli (Selleck et al. A histone fold TAF octamer within the yeast TFIID transcriptional coactivator. Nat. Struct. Biol. 8, 695-700 (2001)). The DNA constructs in these studies were made by routine methods using endonucleases and ligases. However, protein complexes in eukaryotes often contain ten or more subunits with individual polypeptides up to several hundred kDa in size, greatly limiting the applicability of conventional cloning strategies, And most of E. coli are excluded as useful host systems for heterologous protein expression.
組み換えバキュロウイルスは、大きなタンパク質集合体の高レベルの製造に対して特に魅力的である(O'Reilly et al. Baculovirus expression vectors. A laboratory manual. Oxford Press, New York (1994))。Autographa californica核多角体病ウイルス(AcNVP)後期プロモーターにより促進される遺伝子は、多くの場合豊富に発現し、確実にプロセッシングされ、その適切な細胞内コンパートメントへと向けられる。カプシド構造などの構造的に複雑な粒子でさえも、バキュロウイルス系を用いた昆虫細胞内でうまく集合されている(Roy et al. Baculovirus multigene expression vectors and their use for understanding the assembly process of architecturally complex virus particles. Gene 190, 119−129(1997))。1つの細胞における複数の遺伝子発現は、1つの外来遺伝子を運ぶ各ウイルスを共インフェクションすることにより達成され得る。しかし、この試みは、感染細胞間のウイルス化学量論における統計的分散の結果として、個別のタンパク質製造レベルにおいて相当のばらつきを必然的にもたらす。優れた別法は、選択した全ての異種遺伝子を含む1つのバキュロウイルスを感染させることである(Roy et al., 上記参照; Bertolotti−Ciarlet et al. Immunogenicity and protective efficacy of rotavirus 2/6−virus−like particles produced by a dual baculovirus expression vector and administered intramuscularly, intranasally, or orally to mice. Vaccine 21, 3885−3900 (2003))。これは、大きなDNA挿入物を環状の130kbのdsDNAバキュロウイルスゲノムへと適合させ得る、AcNVPエンベロープの柔軟な特性により可能となる。これまでのところ、組み換えバキュロウイルス製造は、2つの工程で実施されている。この工程とは、初めに、外来遺伝子を、E. coli中で増殖させた小さなトランスファーベクターへとクローニングし、ついで、昆虫細胞内の相同組み換えにより大きなバキュロウイルスゲノムへと挿入するものであり、これにより、線形化された親ウイルスDNAを用いた場合には、30〜80%の組み換え子孫が得られる(O'Reilly et al., 上記参照)。この手順は、E. coli中で増殖させたバキュロウイルスシャトルベクター(bacmid bMON14272)の導入により、実際には簡素化されていた(Luckow et al. Efficient generation of infectious recombinant baculoviruses by site−specific transposon−mediated insertion of foreign genes into a baculovirus genome propagated in E. coli. J. Virol. 67, 4566−4579 (1993))。バクミドには、トランスファーベクター(Bac−to−Bac(登録商標), Invitrogen)から外来遺伝子を転移させるためのTn7接着部位が含まれている(Luckow et al., 上記参照; Bac−to BacTM Baculovirus Expression Systems Manual, Invitrogen, Life technologies Incorporated (2000))。2つの別々の発現カセット(共発現のために2種の外来遺伝子を連続してサブクローニングするための制限部位セットを有する)内にポリへドリン(polh)及びp10後期ウイルスプロモーターを含む、2シストロン性のトランスファーベクターpFastBacTM Dualが導入された。
大きくかつ多数のサブユニットを含む多タンパク質複合体を製造するために、それぞれ数千塩基対を含むコード配列の一群において有用な制限部位の不足により生じる制限を緩和する、非連続的なモジュラー方式で遺伝子を集合できるトランスファーベクターが依然として非常に必要とされている。 In a discontinuous modular fashion that alleviates the limitations caused by the lack of useful restriction sites in a group of coding sequences each containing thousands of base pairs to produce large, multi-protein complexes containing many subunits There is still a great need for transfer vectors that can assemble genes.
従って、本発明の目的は、多タンパク質複合体を急速かつ柔軟に製造するための新規ツール及び方法を提供することである。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide new tools and methods for the rapid and flexible production of multiprotein complexes.
また、最大数百kDaサイズである個別のポリペプチドを有する10個以上のサブユニットの多タンパク質複合体を組み換え技術により製造するための新規ツール及び方法も必要とされている。 There is also a need for new tools and methods for producing multiprotein complexes of 10 or more subunits with individual polypeptides up to several hundred kDa in size by recombinant techniques.
本発明のさらなる目的は、多数のサブユニットを有する大きな多タンパク質複合体を製造し、かつ同時に必要とされるユニークな制限部位を最小限に抑えるための新規ツール及び方法を提供することである。 It is a further object of the present invention to provide new tools and methods for producing large multiprotein complexes with multiple subunits and simultaneously minimizing the unique restriction sites required.
本発明のさらなる目的は、個別のサブユニットに対するコード配列集合体全体の新たな再構築を避けるモジュラー方式で前記コード配列を置き換えることができる、多タンパク質複合体を製造するための柔軟性の高い系を提供することである。 A further object of the present invention is to provide a flexible system for producing multiprotein complexes that can replace the coding sequence in a modular manner that avoids a new reconstruction of the entire assembly of coding sequences for individual subunits. Is to provide.
さらに、様々な生物、真核生物(哺乳動物、酵母菌など)、及び原核生物で、又は選択される条件下(例えば、宿主細胞のウイルス感染の初期、後期、最後期など)で、特定の多タンパク質複合体を組み換え技術により製造するために、生物特異的プロモーター、組織特異的プロモーター、又は細胞タイプ特異的プロモーターの容易なモジュール交換が可能であるツール及び方法も必要とされている。 In addition, specific organisms in various organisms, eukaryotes (mammalian, yeast, etc.), and prokaryotes, or under selected conditions (eg, early, late, late, etc. of viral infection of host cells) There is also a need for tools and methods that allow for easy module exchange of biospecific promoters, tissue specific promoters, or cell type specific promoters to produce multiprotein complexes by recombinant techniques.
生体高分子の溶解性及び活性は、相互作用する構成要素が分離して製造及び単離精製される場合にしばしば低下し、その結果、in vitro条件下で再構築しても生理学的に意味のあるデータが得られない。従って、互いの高分子間相互作用の研究のために、理想的には1つの細胞内で2種以上のタンパク質集合の共発現を可能にし、それぞれが複数の構成要素からなる、強力かつ拡張性のある系が必要とされている。 The solubility and activity of biopolymers are often reduced when the interacting components are separated, manufactured and isolated and purified, so that they are physiologically meaningful even when reconstituted under in vitro conditions. Some data cannot be obtained. Therefore, for studying interactions between macromolecules, it is ideally capable of co-expression of two or more protein assemblies in a single cell, each consisting of multiple components, and is powerful and scalable. A certain system is needed.
[発明の要旨]
第一の側面として、上述の目的は、下記式(I):
[Summary of the Invention]
As a first aspect, the above-described object is achieved by the following formula (I):
(a)頭部−頭部、頭部−尾部、又は尾部−尾部の配置での少なくとも2つの発現カセット、T1−MCS1−P1及びP2−MCS2−T2;それぞれ、マルチクローニングサイトであるMCS1又はMCS2を含み、MCS1はプロモーターP1及び終了配列T1に隣接しており、MCS2はプロモーターP2及び終了配列T2に隣接している、
(b)プロモーターP1とP2との間にある少なくとも1つの増殖モジュールM(少なくとも2つの制限部位A及びBを含む)、
(c)少なくとも2つの制限部位X及びY(それぞれ発現カセットの1つに隣接している)、
{式中:
(i)制限部位A及びX並びにB及びYは適合する、しかし、
(ii)AY及びBXのライゲーション産物は、制限部位A、B、X及びYに特異的な制限酵素であるa、b、x、又はyによって酵素的に切断されず、かつ
(iii)制限部位A及びB並びにX及びYは適合しない}]
の機能的配置を含む、複数遺伝子適用のための新規なポリヌクレオチドを提供することにより解決される。
(A) at least two expression cassettes in head-to-head, head-to-tail, or tail-to-tail arrangement, T1-MCS1-P1 and P2-MCS2-T2; MCS1 or MCS2, which are multiple cloning sites, respectively MCS1 is adjacent to promoter P1 and termination sequence T1, and MCS2 is adjacent to promoter P2 and termination sequence T2.
(B) at least one growth module M (including at least two restriction sites A and B) between promoters P1 and P2,
(C) at least two restriction sites X and Y (each adjacent to one of the expression cassettes),
{Where:
(I) Restriction sites A and X and B and Y are compatible, but
(Ii) the ligation product of AY and BX is not enzymatically cleaved by a, b, x, or y, which are restriction enzymes specific for restriction sites A, B, X and Y, and (iii) restriction sites A and B and X and Y are not compatible}]
It is solved by providing novel polynucleotides for multiple gene applications, including the functional arrangement of
本発明のポリヌクレオチドは、DNA、RNA、又は1つ以上の合成ヌクレオチドアナログを含むポリヌクレオチドであってよく、好ましくはDNAであり、より好ましくは二本鎖DNAである。 The polynucleotide of the present invention may be DNA, RNA, or a polynucleotide comprising one or more synthetic nucleotide analogs, preferably DNA, more preferably double-stranded DNA.
本明細書で用いられる、「発現カセット」という用語は、DNAフラグメントに関し、このDNAフラグメントは、DNA転写機構を補充するために用いられるプロモーター配列を含み、それに続いて、RNA翻訳機構を補充するためのシグナル配列(例えば、真核生物におけるKozak consensus配列、又は原核生物におけるShide−Dalgarno配列)をコードするオリゴヌクレオチドを含み、それに続いて、選択される遺伝子産物をコードするDNAフラグメントの挿入のために使用される制限酵素によって切断される少なくとも1つのDNA配列(マルチクローニングサイトMCS)、並びに転写の終了及びRNA転写物の修飾(例えば、真核生物におけるポリアデニル化)に関連するプロセスを対象とする終了配列とを含むオリゴヌクレオチド配列を含むものであると理解されるべきである。 As used herein, the term “expression cassette” refers to a DNA fragment, which includes a promoter sequence that is used to supplement the DNA transcription machinery, followed by the RNA translation machinery. For insertion of a DNA fragment encoding a selected gene product, including an oligonucleotide encoding a signal sequence (eg, the Kozak consensus sequence in eukaryotes or the Shide-Dalgarno sequence in prokaryotes) At least one DNA sequence (multicloning site MCS) that is cleaved by the restriction enzyme used, and termination directed to processes related to termination of transcription and modification of RNA transcripts (eg, polyadenylation in eukaryotes) It should be understood that it comprises an oligonucleotide sequence comprising is there.
本明細書で用いられる、「増殖モジュール」という用語は、発現カセットの外側及び/又は発現カセットの間に置かれ、複数又は多数の発現カセットの反復する組み合わせを可能にする、DNAフラグメントのセットに関すると理解されるべきである。 As used herein, the term “propagation module” relates to a set of DNA fragments that are placed outside and / or between expression cassettes to allow repeated combinations of multiple or multiple expression cassettes. Should be understood.
適合する制限部位とは、同種の酵素による切断時に、同一のヌクレオチド長のDNAの突出一本鎖領域又は陥没一本鎖領域をもたらし、粘着する制限部位であり、すなわち、相補的なWatson−Crick塩基対合を用いて互いにアニーリングでき、従って、共有結合した機能的DNA分子を産生するためにリガーゼにより再結合できる。別法として、切断時に平滑末端DNAフラグメントをもたらす制限部位もまた適合性であり、すわなち、これらは共有結合した機能的DNA分子を産生するためにリガーゼにより再結合できる。 A compatible restriction site is a restriction site that, when cleaved by the same type of enzyme, results in an overhanging single-stranded region or a recessed single-stranded region of DNA of the same nucleotide length, ie, a complementary Watson-Crick Base pairing can be used to anneal to each other and thus recombine with a ligase to produce a covalently linked functional DNA molecule. Alternatively, restriction sites that result in blunt ended DNA fragments upon cleavage are also compatible, ie, they can be recombined by ligase to produce a covalently linked functional DNA molecule.
適合性のある粘着末端をもたらす制限エンドヌクレアーゼの非限定的な例は、SpeI / AvrII ; AgeI / XmaI /SgrA ; BamHI / BglII ; BsrGI / BanI ; EagI / NotI ; EcoRI / MfeI ; NdeI / AseI ; NheI / XbaI ; PstI / NsiI ; SalI / XhoIである。 Non-limiting examples of restriction endonucleases that yield compatible sticky ends are: SpeI / AvrII; AgeI / XmaI / SgrA; BamHI / BglII; BsrGI / BanI; EagI / NotI; EcoRI / MfeI; NdeI / AseI; NheI / XbaI; PstI / NsiI; SalI / XhoI.
適合性のある平滑末端(例えば、全ての組み合わせが互いに結合可能である)をもたらす制限エンドヌクレアーゼの非限定的な例は、BstZ17I、EcoRV、FspI、HpaI、MluNI、PmeI、ScaI、SnaBI、StuI、XmnIである。 Non-limiting examples of restriction endonucleases that result in compatible blunt ends (eg, all combinations can bind to each other) are BstZ17I, EcoRV, FspI, HpaI, MluNI, PmeI, ScaI, SnaBI, StuI, XmnI.
「頭部−頭部」、「頭部−尾部」、及び「尾部−尾部」という用語は、互いに向かい合う個別の発現カセットのプロモーター及びターミネーターの配置を意味する。例えば、T1−T2は「尾部−尾部」配置であって、P1−P2は「頭部−頭部」配置であって、P1/P2−T2/T1は「頭部−尾部」配置である。式(I)は、頭部−頭部配置を示しているが、もちろん、異なる配置(但し、増殖部位Mは発現カセットの間にあり、制限部位X及びYはそれぞれ式(I)の配置の発現カセットの外部境界に隣接している)も本発明の範囲内であることが理解される。 The terms “head-head”, “head-tail”, and “tail-tail” refer to the arrangement of promoters and terminators of separate expression cassettes facing each other. For example, T1-T2 is a “tail-tail” arrangement, P1-P2 is a “head-head” arrangement, and P1 / P2-T2 / T1 is a “head-tail” arrangement. Formula (I) shows a head-to-head arrangement, but of course a different arrangement (provided that the growth site M is between the expression cassettes and the restriction sites X and Y are each of the arrangement of formula (I). It is understood that (adjacent to the outer boundary of the expression cassette) is also within the scope of the present invention.
好ましくは、少なくとも2つの発現カセットは、「頭部−頭部」の配置である。 Preferably, the at least two expression cassettes are in a “head-head” arrangement.
好ましい実施態様では、本発明は、増殖モジュールMの制限部位A及びBが、BstZ17I、SpeI、ClaI及びNruIからなる群、又は前記酵素と同一の切断部位を有する制限酵素(「イソシゾマー」)から選択される、ポリヌクレオチドに関する。 In a preferred embodiment, the invention provides that the restriction sites A and B of the growth module M are selected from the group consisting of BstZ17I, SpeI, ClaI and NruI, or a restriction enzyme having the same cleavage site as the enzyme (“isoschizomer”) To a polynucleotide.
さらに好ましい実施態様では、本発明は、制限部位X及びYが、PmeI及びAvrIIからなる群、又は前記酵素と同一の制限部位を有する制限酵素(「イソシゾマー」)から選択される、ポリヌクレオチドに関する。 In a further preferred embodiment, the present invention relates to a polynucleotide wherein the restriction sites X and Y are selected from the group consisting of PmeI and AvrII, or a restriction enzyme having the same restriction site as the enzyme (“isoschizomer”).
別の好ましい実施態様では、本発明は、プロモーターP1及びP2が、polh、p10及びpXIV最後期バキュロウイルスプロモーター、vp39バキュロウイルス後期プロモーター、vp39polhバキュロウイルス後期/最後期ハイブリッドプロモーター、Pcap/polh、pcna、etl、p35、egt、da26バキュロウイルス初期プロモーター;CMV、SV40、UbC、EF−1α、RSVLTR、MT、PDS47、Ac5、PGAL及びPADHからなる群から選択される、ポリヌクレオチドに関する。 In another preferred embodiment, the present invention is a promoter P1 and P2, polh, p10 and p XIV very late baculoviral promoters, vp39 baculoviral late promoter, Vp39polh baculovirus late / very late hybrid promoter, P cap / polh, pcna, etl, p35, egt, da26 baculoviral early promoters; CMV, SV40, UbC, EF -1α, RSVLTR, MT, is selected from the group consisting of P DS47, Ac5, P GAL and P ADH, relates to polynucleotides.
さらに、本発明の好ましい実施態様は、終了配列T1及びT2が、SV40、HSVtk、又はBGH(ウシ成長ホルモン)から選択される、ポリヌクレオチドに関する。 Furthermore, a preferred embodiment of the invention relates to a polynucleotide wherein the termination sequences T1 and T2 are selected from SV40, HSVtk, or BGH (bovine growth hormone).
式(I)の機能的配置に加えて、好ましくは、本発明のポリヌクレオチドには、ベクター又は宿主細胞へと組み込まれるための少なくとも1つの部位がさらに含まれる。このような組み込み部位は、ベクター及び宿主細胞へのポリヌクレオチドの簡便なゲノムの組み込み又は一過性の組み込みを可能にするだろう。ゲノムの取り込みのための組み込み部位であることがより好ましい。 In addition to the functional arrangement of formula (I), preferably the polynucleotide of the invention further comprises at least one site for integration into a vector or host cell. Such integration sites will allow convenient genomic or transient integration of the polynucleotide into vectors and host cells. More preferred is an integration site for genomic uptake.
組み込み部位が、アデノウイルス、アデノ関連ウイルス(AAV)、オートノマスパルボウイルス(autonomous parvovirus)、単純ヘルペスウイルス(HSV)、レトロウイルス、ラジノウイルス、エプステインバーウイルス、レンチウイルス、セムリキフォレストウイルス及びバキュロウイルスからなる群から選択されるウイルスへのポリヌクレオチドの組み込みに適合する、ポリヌクレオチドがとりわけ好ましい。 The integration site is adenovirus, adeno-associated virus (AAV), autonomous parvovirus, herpes simplex virus (HSV), retrovirus, radionovirus, Epstein Bar virus, lentivirus, Semliki Forest virus And polynucleotides that are compatible with incorporation of the polynucleotide into a virus selected from the group consisting of and baculoviruses are particularly preferred.
組み込み部位が、バキュロウイルスへのポリヌクレオチドの組み込みに適合する、本発明のポリヌクレオチドがより好ましい。 More preferred are polynucleotides of the invention in which the integration site is compatible with the incorporation of the polynucleotide into baculovirus.
バキュロウイルス発現系は、昆虫細胞における組み換えタンパク質の発現のための広く使用されている。最近、哺乳動物細胞活性プロモーターエレメントを含むように改変された組み換えバキュロウイルスベクターが、広範囲に亘る初代及び樹立哺乳動物細胞系において、一過性で安定な遺伝子デリバリーのために首尾よく使用されている。in vivo遺伝子デリバリーのための改変バキュロウイルスの適用も実証されている。他の一般的に使用されているウイルスベクターとは対照的に、バキュロウイルスは、哺乳動物細胞では複製周期の開始及び感染ウイルスの産生が不可能である一方で、昆虫細胞では複製の独特な特性を有している。このウイルスは、操作が容易であり、外来DNAの大きな挿入が可能であり、哺乳動物細胞において、顕微鏡により観察可能な細胞変性作用を起こすことが皆無かそれに近く、かつ良好なバイオセーフティー性質を有している(Kost et al. Recombinant baculoviruses as mammalian cell gene−delivery vectors. Trends in Biotechnology, 20 (4), April 2002)。これらの特性により、バキュロウイルスは本発明の実施に対し特に有用なものとなる。 Baculovirus expression systems are widely used for the expression of recombinant proteins in insect cells. Recently, recombinant baculovirus vectors modified to contain mammalian cell active promoter elements have been successfully used for transient and stable gene delivery in a wide range of primary and established mammalian cell lines. . The application of modified baculoviruses for in vivo gene delivery has also been demonstrated. In contrast to other commonly used viral vectors, baculoviruses are unable to initiate the replication cycle and produce infectious viruses in mammalian cells, whereas the unique properties of replication in insect cells. have. This virus is easy to manipulate, allows large insertions of foreign DNA, has little or no cytopathic effect in mammalian cells that can be observed with a microscope, and has good biosafety properties. (Kost et al. Recombinant baculoviruses as mammalian cell gene-delivery vectors. Trends in Biotechnology, 20 (4), April 2002). These properties make baculoviruses particularly useful for the practice of the present invention.
より好ましい実施態様では、本発明のポリヌクレオチドに任意選択で含まれていてもよい前記組み込み部位(1つ以上)は、Tn7のトランスポゾンエレメント、λ−インテグラーゼ特異的接着部位及びSSR(部位特異的リコンビナーゼ)、好ましくはcre−lox特異的組み換え(LoxP)部位又はFLPリコンビナーゼ特異的組み換え(FRT)部位、からなる群から選択される。 In a more preferred embodiment, said integration site (s), which may optionally be included in the polynucleotide of the invention, is a transposon element of Tn7, a λ-integrase specific adhesion site and an SSR (site specific Recombinases), preferably selected from the group consisting of cre-lox specific recombination (LoxP) sites or FLP recombinase specific recombination (FRT) sites.
好ましくは、組み込み部位(1つ以上)は、哺乳動物、好ましくはヒト細胞;ブタ、好ましくはCPK、FS−13、PK−15細胞;ウシ、好ましくはMDB、BT細胞;ヒツジ、好ましくはFLL−YFT細胞;C. elegans;酵母菌、好ましくはS. cerevisiae、S. pombe、C. albicans、P. Pastoris細胞;及び昆虫細胞からなる群から選択される真核生物の宿主細胞へのポリヌクレオチドの組み込みに適合する。 Preferably, the integration site (s) are mammalian, preferably human cells; pigs, preferably CPK, FS-13, PK-15 cells; cows, preferably MDB, BT cells; sheep, preferably FLL- YFT cells; C. elegans; yeast, preferably S. cerevisiae, S. pombe, C. albicans, P. Pastoris cells; and polynucleotides into eukaryotic host cells selected from the group consisting of insect cells Suitable for incorporation.
ヒト宿主細胞に関しては、組み込み部位は、HeLa、Huh7、HEK293、HepG2、KATO−III、IMR32、MT−2、膵臓β細胞、ケラチノサイト、骨髄線維芽細胞、CHP212、初代神経細胞、W12、SK−N−MC、Saos−2、WI38、初代肝細胞、FLC4、143TK−、DLD−1、胎児肺線維芽細胞、初代包皮線維芽細胞、Saos−2骨肉腫、MRC5、及びMG63細胞からなる群から選択される宿主細胞へのポリヌクレオチドの組み込みに適合することが好ましい。 For human host cells, the integration sites are HeLa, Huh7, HEK293, HepG2, KATO-III, IMR32, MT-2, pancreatic β cells, keratinocytes, bone marrow fibroblasts, CHP212, primary neurons, W12, SK-N -Selected from the group consisting of MC, Saos-2, WI38, primary hepatocytes, FLC4, 143TK-, DLD-1, fetal lung fibroblasts, primary foreskin fibroblasts, Saos-2 osteosarcoma, MRC5, and MG63 cells It is preferred to be compatible with the integration of the polynucleotide into the host cell to be treated.
昆虫宿主細胞に関しては、組み込み部位は、S. frugiperda細胞、より好ましくはSf9、Sf21、Express Sf+、High Five H5細胞、及びD. melanogaster細胞、最も好ましくはS2 Schneider細胞からなる群から選択される宿主細胞へのポリヌクレオチドの取り込みに適合することが好ましい。 For insect host cells, the integration site is a host selected from the group consisting of S. frugiperda cells, more preferably Sf9, Sf21, Express Sf +, High Five H5 cells, and D. melanogaster cells, most preferably S2 Schneider cells. It is preferably compatible with the uptake of the polynucleotide into the cell.
好ましい実施態様では、本発明のポリヌクレオチドは、毒性物質への耐性に基づく所望の特性を有する宿主細胞を選択するための1つ以上の耐性マーカーをさらに含む。より好ましくは、前記耐性マーカーは、アンピシリン、クロラムフェニコール、ゲンタマイシン、スペクチノマイシン、及びカナマイシン耐性マーカーから選択される。 In a preferred embodiment, the polynucleotide of the present invention further comprises one or more resistance markers for selecting host cells having desired properties based on resistance to toxic substances. More preferably, the resistance marker is selected from ampicillin, chloramphenicol, gentamicin, spectinomycin, and kanamycin resistance marker.
本発明のヌクレオチドの取り込みに原核生物の宿主細胞を所望する場合には、本発明のポリヌクレオチドが、原核生物の宿主でpir遺伝子依存性の増殖を起こさせるためのR6Kγ条件(conditional)複製起点をさらに含むことが好ましい。 Where a prokaryotic host cell is desired for incorporation of the nucleotide of the present invention, the polynucleotide of the present invention provides an R6Kγ conditional replication origin for causing pir gene-dependent growth in a prokaryotic host. It is preferable to further include.
非常に好ましい実施態様では、本発明のポリヌクレオチドは以下を含む:
(a)polh及びp10から選択されるプロモーターP1及びP2、
(b)SV40及びHSVtkから選択される終了配列、
(c)BstZ17I、SpeI、ClaI及びNruIからなる群から選択される、増殖モジュールM中の制限部位A及びB、
(d)PmeI及びAvrIIからなる群から選択される制限部位X及びY、
(e)cre−lox及びTn7組み換え系から選択されるウイルス組み込みのための部位。
In a highly preferred embodiment, the polynucleotide of the invention comprises:
(A) promoters P1 and P2 selected from polh and p10,
(B) a termination sequence selected from SV40 and HSVtk,
(C) restriction sites A and B in the growth module M, selected from the group consisting of BstZ17I, SpeI, ClaI and NruI,
(D) restriction sites X and Y selected from the group consisting of PmeI and AvrII,
(E) Site for viral integration selected from cre-lox and Tn7 recombination systems.
さらなる側面において、本発明は、本発明のポリヌクレオチド配列を含むベクターを対象とする。 In a further aspect, the present invention is directed to a vector comprising the polynucleotide sequence of the present invention.
好ましい実施態様では、前記ベクターは、プラスミド、発現ベクター及びトランスファーベクターからなる群から選択される。 In a preferred embodiment, the vector is selected from the group consisting of a plasmid, an expression vector and a transfer vector.
これらのベクターは、異種DNAエレメント、好ましくは遺伝子の組み込みに有用である。前記ベクターは、発現ベクター又はトランスファーベクターであってよく、好ましくは、真核生物の遺伝子導入、一過性又はウイルスベクターを介した遺伝子導入に有用なものである。 These vectors are useful for integration of heterologous DNA elements, preferably genes. The vector may be an expression vector or a transfer vector, and is preferably one useful for eukaryotic gene transfer, transient or viral vector-mediated gene transfer.
より好ましい前記ベクターは、プラスミド又はウイルスである。 More preferred said vector is a plasmid or a virus.
特に好ましい実施態様では、前記ウイルスは、アデノウイルス、アデノ関連ウイルス(AAV)、オートノマスパルボウイルス(autonomous parvovirus)、単純ヘルペスウイルス(HSV)、ラジノウイルス、エプステインバーウイルス、レンチウイルス、セムリキフォレストウイルス及びバキュロウイルスからなる群から選択される。 In a particularly preferred embodiment, the virus is adenovirus, adeno-associated virus (AAV), autonomous parvovirus, herpes simplex virus (HSV), radionovirus, Epstein Bar virus, lentivirus, sem Selected from the group consisting of Liki Forest virus and Baculovirus.
最も好ましい実施態様では、本発明のベクターは、バキュロウイルス発現ベクターである。 In the most preferred embodiment, the vector of the present invention is a baculovirus expression vector.
バキュロウイルス発現ベクターを改変すると、驚くべきことに、2つのバキュロウイルス遺伝子、v−cath及びchiAの機能破壊により、結果として、感染及びタンパク質発現の間の細胞内コンパートメントの保持が高められることが発見された。このような新規なバキュロウイルス系により製造されるタンパク質の特性は、ウイルス依存性タンパク質分解活性及び細胞溶解の減少を通じて、顕著に改善されている。 Modification of baculovirus expression vectors surprisingly found that disruption of the function of two baculovirus genes, v-cath and chiA, results in increased retention of intracellular compartments during infection and protein expression It was done. The properties of proteins produced by such novel baculovirus systems have been significantly improved through the reduction of virus-dependent proteolytic activity and cell lysis.
従って、異なる側面において、本発明はまた、2つのバキュロウイルス遺伝子、v−cath及びchiAが機能的に破壊されている、一般的なバキュロウイルスも対象としている。 Thus, in a different aspect, the present invention is also directed to common baculoviruses in which the two baculovirus genes, v-cath and chiA, are functionally disrupted.
好ましい実施態様では、本発明は、2つのバキュロウイルス遺伝子、v−cath及びchiAが機能的に破壊されている、本発明のバキュロウイルスベクターを対象としている。 In a preferred embodiment, the present invention is directed to a baculovirus vector of the present invention in which two baculovirus genes, v-cath and chiA, are functionally disrupted.
好ましくは、本発明のベクターは、SSR(部位特異的リコンビナーゼ)に対する部位、好ましくはcre−lox部位特異的組み換えのためのLoxP部位をさらに含む。 Preferably, the vector of the present invention further comprises a site for SSR (site-specific recombinase), preferably a LoxP site for cre-lox site-specific recombination.
より好ましくは、cre−lox部位は、2つのバキュロウイルス遺伝子、v−cath及びchiAの1つ又は両方に位置し、その機能を破壊している。 More preferably, the cre-lox site is located in one or both of the two baculovirus genes, v-cath and chiA, disrupting its function.
別の好ましい実施態様では、本発明は、トランスポゾンエレメント、好ましくはTn7接着部位を含むベクターに関する。 In another preferred embodiment, the present invention relates to a vector comprising a transposon element, preferably a Tn7 adhesion site.
好ましくは、前記接着部位は、マーカー遺伝子内に位置する。そうすることで、転移による組み込みがうまくいっているかを、マーカー遺伝子を介して評価できる。 Preferably, the adhesion site is located within the marker gene. By doing so, it is possible to evaluate whether the integration by metastasis is successful through the marker gene.
より好ましくは、マーカー遺伝子は、ルシフェラーゼ、β−GAL、CAT、蛍光タンパク質コード遺伝子、好ましくはGFP、BFP、YFP、CFP、及びその改変体、並びにlacZα遺伝子からなる群から選択される。マーカー遺伝子の改変体は、30%未満、好ましくは20%未満、より好ましくは10%未満の配列の差異を有するが、元のマーカー遺伝子と実質的には同一な機能的マーカー特性を保持している。 More preferably, the marker gene is selected from the group consisting of luciferase, β-GAL, CAT, fluorescent protein coding gene, preferably GFP, BFP, YFP, CFP, and variants thereof, and the lacZα gene. Variants of marker genes have less than 30%, preferably less than 20%, more preferably less than 10% sequence differences, but retain functional marker properties that are substantially the same as the original marker gene. Yes.
最も好ましい実施態様では、本発明のベクターは、配列番号1(pFBDM)の配列を有する。図2も参照のこと。 In the most preferred embodiment, the vector of the invention has the sequence of SEQ ID NO: 1 (pFBDM). See also FIG.
さらに最も好ましい実施態様では、本発明のベクターは、配列番号2(pUCDM)の配列を有する。図3も参照のこと。 In a further most preferred embodiment, the vector of the invention has the sequence SEQ ID NO: 2 (pUCDM). See also FIG.
以下に、最も好ましいバキュロウイルスベクターであるpFBDM及びpUCDMを参照として、本発明のベクターを例証する。しかし、本発明のこれら特定のベクターについての以下の説明は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。 In the following, the vectors of the invention are illustrated with reference to the most preferred baculovirus vectors pFBDM and pUCDM. However, the following description of these particular vectors of the present invention should not be construed to limit the scope of the present invention.
上述の好ましい新規なバキュロウイルストランスファーベクターを、特に複数遺伝子適用のために構築した。これらには、タンパク質製造を高めるように改変された、改変レシピエントバキュロウイルスDNAが含まれており、この目的のために作製されたE. coli細胞中で、前記バキュロウイルスDNAへと2つのアクセス部位(attTn7及びLoxP)を介して遺伝子を組み込むための単純かつ迅速な方法が可能となる。 The preferred novel baculovirus transfer vectors described above were constructed specifically for multigene applications. These include modified recipient baculovirus DNA that has been modified to enhance protein production, and two access to the baculovirus DNA in E. coli cells made for this purpose. A simple and quick method for integrating genes via sites (attTn7 and LoxP) is possible.
本発明のベクターにより、タンパク質相互作用ネットワーク(インタラクトーム)の解明が可能となる。同定された多タンパク質複合体の多くが、詳細な分子生物学的分析をするのに十分な量で天然細胞中に存在していないので、これらの研究は、大規模な異種タンパク質製造のための組み換え技術に依存している。現在、組み換え発現方法は、多タンパク質を発現させる前には、労力及び物質の両方で過度の投資を必要とし、発現後には、発現研究を見直すために多タンパク質構成要素を迅速に変更するための柔軟性を提供しない。 The vector of the present invention makes it possible to elucidate a protein interaction network (interactome). Since many of the identified multiprotein complexes are not present in natural cells in quantities sufficient for detailed molecular biology analysis, these studies are intended for large-scale heterologous protein production. Rely on recombination technology. Currently, recombinant expression methods require undue investment in both labor and material before expressing the multiprotein, and after expression, to quickly change the multiprotein components to review expression studies. Does not provide flexibility.
本発明のベクター、特に本発明のバキュロウイルス発現系は、多タンパク質発現を非常に容易にし、かつ促進させる。 The vectors of the present invention, particularly the baculovirus expression systems of the present invention, greatly facilitate and facilitate multiprotein expression.
本発明のトランスファーベクター、特にpFBDM及びpUCDMには、増殖モジュールが含まれており、必要とされるユニークな制限部位を最小限に抑えながら、異種遺伝子のモジュラー結合を非常に容易にする。これらのベクターにおけるウイルスプロモーター(例えば、p10及びpolh最後期プロモーター)は、必要であれば、他のプロモーター配列(初期、後期)に交換することができる。同様に、終了配列(現在のところ、SV40、HSVtk)を置換することができる。 The transfer vectors of the present invention, particularly pFBDM and pUCDM, include a growth module that greatly facilitates the modular binding of heterologous genes while minimizing the required unique restriction sites. Viral promoters (eg, p10 and polh late promoters) in these vectors can be exchanged for other promoter sequences (early, late) if necessary. Similarly, the termination sequence (currently SV40, HSVtk) can be replaced.
機能破壊されたv−cath及びchiA遺伝子を有するバキュロウイルスベクターの使用により、感染及びタンパク質製造の間の細胞内コンパートメントの保持を高めることが可能となる。このようなベクター系により製造されたタンパク質の特性は、ウイルス依存性のタンパク質分解活性の減少及び細胞溶解の減少を通じて、顕著に改善されている。 Use of baculovirus vectors with functionally disrupted v-cath and chiA genes can increase the retention of intracellular compartments during infection and protein production. The properties of proteins produced by such vector systems have been significantly improved through the reduction of virus-dependent proteolytic activity and reduced cell lysis.
さらに、本発明のベクターは、2つの特異的部位を介してベクターゲノムにアクセスすることにより、組み換えDNA(好ましくはバキュロウイルスDNA)を迅速に組み合わせて作製するための完全に新規なプロトコルを可能にする。 In addition, the vectors of the present invention allow a completely new protocol for the rapid generation of recombinant DNA (preferably baculovirus DNA) by accessing the vector genome through two specific sites. To do.
Tn7トランスポゾン部位に加えて、部位特異的な組み換えによるpUCDMプラスミド由来の複数遺伝子発現カセットの受け入れが可能であるバキュロウイルスゲノム上の別の部位に、LoxP配列を導入した。Tn7転移(複数遺伝子カセットを運ぶpFBDM誘導体から)及びLoxP部位特異的組み換え(複数遺伝子カセットを運ぶpUCDM誘導体から)を、E. coliにおいてシングルステップで十分に実施するためのプロトコルを開発した。これらのプロトコルは、多タンパク質複合体サブユニットに対するコード配列を有する複数遺伝子カセットをベクター(例えば、バキュロウイルスベクター)へと組み込むためだけでなく、研究下のタンパク質を修飾するための特異的酵素(キナーゼ、アセチラーゼなど)を組み込むために使用され得る。さらなる説明図として図1を参照のこと。 In addition to the Tn7 transposon site, the LoxP sequence was introduced into another site on the baculovirus genome that is capable of accepting multiple gene expression cassettes derived from pUCDM plasmids by site-specific recombination. Protocols have been developed to fully perform Tn7 transfer (from pFBDM derivatives carrying multiple gene cassettes) and LoxP site-specific recombination (from pUCDM derivatives carrying multiple gene cassettes) in a single step in E. coli. These protocols not only incorporate multiple gene cassettes with coding sequences for multiprotein complex subunits into vectors (eg, baculovirus vectors), but also specific enzymes (kinases) to modify the protein under study. Acetylase, etc.) can be used. See FIG. 1 for further illustration.
トランスファーベクターpFBDMには、頭部−頭部の配置で2つの発現カセットが含まれており、この発現カセットには、polh又はp10プロモーター、及びSV40又はHSVtkポリAシグナル配列にそれぞれ隣接するマルチクローニングサイトMCS1及びMCS2が含まれている。増殖モジュールMは、プロモーター配列の間に位置している。Tn7転移(Tn7L及びTn7R)のために用いられる配列は、発現カセット及びゲンタマイシン耐性マーカーを包含する(より詳細には図2参照のこと)。 The transfer vector pFBDM contains two expression cassettes in a head-to-head arrangement, which contain multiple cloning sites flanking the polh or p10 promoter and the SV40 or HSVtk polyA signal sequence, respectively. MCS1 and MCS2 are included. Growth module M is located between the promoter sequences. The sequences used for Tn7 transfer (Tn7L and Tn7R) include an expression cassette and a gentamicin resistance marker (see Figure 2 for more details).
トランスファーベクターpUCDMは、pFBDMと同様の増殖モジュールを含む同一の発現カセットを有している。この発現カセットは、LoxP逆方向反復に隣接している。ベクターpUCDMには、クロラムフェニコール耐性マーカー及びR6Kγ条件複製起点が含まれており、この複製起点は、原核生物の宿主でpir遺伝子発現依存性の増殖を起こさせる。より詳細には図3参照のこと。 The transfer vector pUCDM has the same expression cassette containing the same growth module as pFBDM. This expression cassette is adjacent to the LoxP inverted repeat. The vector pUCDM contains a chloramphenicol resistance marker and an R6Kγ conditional origin of replication that causes pir gene expression dependent growth in prokaryotic hosts. See Figure 3 for more details.
ベクターpFBDM及びpUCDMは、2つのプロモーターの間に挿入された増殖モジュールによる複数遺伝子発現カセットを作製するのに特に適している。増殖のロジックを図4において図解する。複数遺伝子発現カセットを集合させるための唯一の必須条件は、増殖のために用いられる制限酵素(例えば、PmeI、AvrII、SpeI、及びBstZ17I又はNruIのいずれか)がユニークであることであって、これは、例えば、複数遺伝子カセットを集合する前に部位特異的突然変異誘発を行うことにより容易に達成され得る。遺伝子は、pFBDMのMCS1及びMCS2へとクローニングされる。ついで、発現カセット全体をPmeI及びAvrII消化(digestion)により切り出す。得られたフラグメントを、SpeI/BstZ17I又はSpeI/NruI部位のいずれかを介した遺伝子のさらなるセットを含むpFBDM誘導体の増殖モジュールに入れる。SpeIはAvrIIと適合する粘着末端を産生し、他方、BstZ17I、NruI及びPmeIは平滑カッターである。その過程で、関与した制限部位は除去され、挿入されたカセット内に存在するモジュールを反復して用いることにより、増殖を繰り返すことができる。同様のロジックはまた、複数遺伝子発現カセットを有するpUCDM誘導体の作製にも適用される。さらに、プロモーター及び終了配列は、所望する場合には、これらのベクター中の適切な制限部位を用いて容易に変更され得る。より詳細には図4参照のこと。 The vectors pFBDM and pUCDM are particularly suitable for making multigene expression cassettes with a growth module inserted between two promoters. The growth logic is illustrated in FIG. The only prerequisite for assembling multiple gene expression cassettes is that the restriction enzymes used for propagation (eg, PmeI, AvrII, SpeI, and either BstZ17I or NruI) are unique, Can be easily accomplished, for example, by performing site-directed mutagenesis prior to assembling the multigene cassette. The gene is cloned into MCS1 and MCS2 of pFBDM. The entire expression cassette is then excised by PmeI and AvrII digestion. The resulting fragments are placed in a growth module of pFBDM derivatives containing an additional set of genes via either SpeI / BstZ17I or SpeI / NruI sites. SpeI produces sticky ends that are compatible with AvrII, while BstZ17I, NruI and PmeI are blunt cutters. In the process, the restriction sites involved are removed and growth can be repeated by repeatedly using the modules present in the inserted cassette. Similar logic also applies to the generation of pUCDM derivatives with multiple gene expression cassettes. In addition, the promoter and termination sequences can be readily altered using appropriate restriction sites in these vectors, if desired. See FIG. 4 for more details.
加えて、改良されたタンパク質製造特性を得るために、バキュロウイルスゲノムを改変した。2つのバキュロウイルス遺伝子、v−cath及びchiAを破壊することにより、結果として、感染及びタンパク質製造の間の細胞内コンパートメントの保持を高めた。v−cath遺伝子は、ウイルスプロテアーゼV−CATHをコードしており、これは、ウイルスDNA上の近接遺伝子であるchiA(キチナーゼをコードする)依存性のプロセスにより、細胞死を活性化する。V−CATH活性を排除し、かつchiA遺伝子産物に干渉されない精製のためのキチン−親和性クロマトグラフィーを選択的に用いることができるように、両方の遺伝子を破壊した。MultiBacバキュロウイルスによって製造されるタンパク質の特性は、ウイルス依存性タンパク質分解活性の減少及び細胞溶解の減少を通じて、顕著に改善されている。破壊されたウイルスDNA配列の代わりに、cre−lox部位特異的組み換えのためのLoxP配列を入れた。より詳細には図5を参照のこと。 In addition, the baculovirus genome was modified to obtain improved protein production properties. Disrupting the two baculovirus genes, v-cath and chiA, resulted in increased retention of intracellular compartments during infection and protein production. The v-cath gene encodes the viral protease V-CATH, which activates cell death through a process dependent on chiA (encoding chitinase), a nearby gene on viral DNA. Both genes were disrupted so that chitin-affinity chromatography for purification could be used selectively to eliminate V-CATH activity and not interfere with the chiA gene product. The properties of the protein produced by MultiBac baculovirus are markedly improved through a reduction in virus-dependent proteolytic activity and a reduction in cell lysis. Instead of the disrupted viral DNA sequence, a LoxP sequence for cre-lox site-specific recombination was included. See FIG. 5 for more details.
本明細書で用いられる、「MultiBac」という用語は、前記バキュロウイルスのウイルスベクター、すなわちv−cath及びchiA遺伝子を欠いた改変バキュロウイルスゲノムの例証的かつ好ましい実施態様を同義的に表す。さらに、「MultiBac系」に関連する「MultiBac」は、前記改変バキュロウイルスのウイルスベクター、並びに本明細書に記載の組み換え反応(Tn7転移、部位特異的組み換え)を実施するために必要とされる因子とともに前記バキュロウイルスベクターを含むDH10α由来のE. coli細胞タイプ(DH10MultiBacET、DH10MultiBacCreなど)、及びさらに追加としての本発明の例証的かつ好ましいベクターであるpFBDM及びpUCDMを含む前記E. coli細胞タイプを包含する。 As used herein, the term “MultiBac” synonymously represents an exemplary and preferred embodiment of the baculovirus viral vector, ie, a modified baculovirus genome lacking the v-cath and chiA genes. Furthermore, “MultiBac” related to “MultiBac system” is a factor required for performing the modified baculovirus viral vector and the recombination reaction (Tn7 transfer, site-specific recombination) described herein. DH10α-derived E. coli cell type (DH10MultiBac ET , DH10MultiBac Cre, etc.) containing the baculovirus vector, and the E. coli cell type comprising pFBDM and pUCDM, which are additionally exemplary and preferred vectors of the present invention. Is included.
本発明の全てのベクター、特に、好ましいトランスファーベクターであるpFBDM及びpUCDMは、多タンパク質複合体を宿主細胞へと導入するために有用である。 All vectors of the present invention, particularly the preferred transfer vectors pFBDM and pUCDM, are useful for introducing multiprotein complexes into host cells.
別の側面では、本発明は、本発明のポリヌクレオチド配列及び/又はベクターを含む宿主細胞に関する。 In another aspect, the invention relates to a host cell comprising a polynucleotide sequence and / or vector of the invention.
本発明を実施するのに好ましい宿主細胞は、哺乳動物細胞、好ましくは、ヒト細胞、げっ歯類細胞、ブタ細胞、ウシ細胞、ヒツジ細胞;C. elegans細胞;酵母菌細胞;昆虫細胞;及びE. coli細胞からなる群から選択されるものである。 Preferred host cells for practicing the present invention are mammalian cells, preferably human cells, rodent cells, pig cells, bovine cells, sheep cells; C. elegans cells; yeast cells; insect cells; and E selected from the group consisting of. coli cells.
本発明を実施するのに好ましい酵母菌細胞は、S. cervisiae、S. pombe、C. albicans及びP. pastorisである。 Preferred yeast cells for practicing the present invention are S. cervisiae, S. pombe, C. albicans and P. pastoris.
本発明を実施するのに好ましいE. coli細胞は、Top10、DH5α、DH10α、HB101、TG1、BW23473、BW23474細胞である。 Preferred E. coli cells for practicing the present invention are Top10, DH5α, DH10α, HB101, TG1, BW23473, and BW23474 cells.
本発明を実施するのに好ましい昆虫細胞は、S. frugiperda細胞、好ましくはSf9、Sf21、Express Sf+、又はHigh Five H5細胞、及びD. melanogaster、好ましくはS2 Schneider細胞である。 Preferred insect cells for practicing the present invention are S. frugiperda cells, preferably Sf9, Sf21, Express Sf +, or High Five H5 cells, and D. melanogaster, preferably S2 Schneider cells.
本発明を実施するのに好ましいヒト細胞は、HeLa、Huh7、HEK293、HepG2、KATO−III、IMR32、MT−2、膵臓β細胞、ケラチノサイト、骨髄線維芽細胞、CHP212、初代神経細胞、W12、SK−N−MC、Saos−2、WI38、初代肝細胞、FLC4、143TK−、DLD−1、胎児肺線維芽細胞、初代包皮線維芽細胞、Saos−2骨肉腫、MRC5、及びMG63細胞からなる群から選択される。 Preferred human cells for practicing the present invention are HeLa, Huh7, HEK293, HepG2, KATO-III, IMR32, MT-2, pancreatic β cells, keratinocytes, bone marrow fibroblasts, CHP212, primary neurons, W12, SK -N-MC, Saos-2, WI38, primary hepatocytes, FLC4, 143TK-, DLD-1, fetal lung fibroblasts, primary foreskin fibroblasts, Saos-2 osteosarcoma, MRC5, and MG63 cells Selected from.
もちろん、本発明のポリヌクレオチド及び/又はベクターを含む細胞は、単離された細胞又は細胞組織に決して制限されない。 Of course, the cells containing the polynucleotides and / or vectors of the present invention are in no way limited to isolated cells or cellular tissues.
別の側面では、本発明はまた、本発明のポリヌクレオチド配列及び/又はベクターを含む組み換え動物にも関する。 In another aspect, the invention also relates to a recombinant animal comprising a polynucleotide sequence and / or vector of the invention.
このような組み換え動物は、多酵素複合体の役割を解明するため、又はin vivoにおける生物活性のための化合物をスクリーニングするために有用である。 Such recombinant animals are useful for elucidating the role of multienzyme complexes or for screening compounds for biological activity in vivo.
好ましくは、本発明の動物は、哺乳動物、好ましくは、ヒト、げっ歯類、ブタ及びウシ;C. elegans;並びに昆虫、好ましくはS. frugiperda及びD. melanogasterから選択される。 Preferably, the animals of the invention are selected from mammals, preferably humans, rodents, pigs and cattle; C. elegans; and insects, preferably S. frugiperda and D. melanogaster.
本発明のツール、すなわち、ポリヌクレオチド、ベクター、宿主細胞及び組み換え動物は、必要とされるユニークな制限部位を最小限に抑えながら、簡便で迅速かつ単純な異種遺伝子のモジュラー結合を可能にする。 The tools of the present invention, ie polynucleotides, vectors, host cells and recombinant animals, allow convenient, rapid and simple modular binding of heterologous genes while minimizing the unique restriction sites required.
別の側面では、本発明は、
(a)本発明の第一のベクターのMCS1及び/又はMCS2へと1つ以上の遺伝子をクローニングする工程、
(b)本発明の第二のベクターのMCS1及び/又はMCS2へと1つ以上の遺伝子をクローニングする工程
(c)第一のトランスファーベクター中の制限部位X及びYで、機能的配置全体を切り出す工程、
(d)増殖モジュールMで第二のトランスファーベクターを切断する工程、
(e)工程(c)で切り出された機能的配置を、工程(d)で切断された第二のベクターの増殖部位へとライゲーションし、それにより第一のトランスファーベクターの増殖モジュールと、第一及び第二のベクターの両方の発現カセットとを有する第三のトランスファーベクターを作製する工程、及び
(f)複数の発現カセットを有するトランスファーベクターを集合させるために、工程(a)から工程(e)を任意選択で反復する工程、
を含む、複数遺伝子発現カセットの作製方法を対象とする。
In another aspect, the present invention provides:
(A) a step of cloning one or more genes into MCS1 and / or MCS2 of the first vector of the present invention,
(B) Step of cloning one or more genes into MCS1 and / or MCS2 of the second vector of the present invention (c) Cutting out the entire functional arrangement at the restriction sites X and Y in the first transfer vector Process,
(D) cutting the second transfer vector with the growth module M,
(E) ligating the functional arrangement excised in step (c) to the propagation site of the second vector cleaved in step (d), thereby the first transfer vector propagation module; And (f) generating a third transfer vector having both expression cassettes of the second and second vectors, and (f) steps (a) to (e) for assembling transfer vectors having a plurality of expression cassettes. Optionally repeating
And a method for producing a multi-gene expression cassette.
好ましくは、工程(c)における制限部位X及びYは、PmeI及びAvrII、又はこれらの酵素のイソシゾマーであって、工程(d)における第二のベクターの増殖モジュールの制限部位は、BstZ17I、SpeI、ClaI及びNruI、又はこれらの酵素のイソシゾマーから選択される。 Preferably, the restriction sites X and Y in step (c) are PmeI and AvrII, or isoschizomers of these enzymes, and the restriction sites of the growth module of the second vector in step (d) are BstZ17I, SpeI, Selected from ClaI and NruI, or isoschizomers of these enzymes.
最も好ましくは、バキュロウイルストランスファーベクターpFBDMは、工程(a)及び/又は工程(b)で用いられ得る。 Most preferably, the baculovirus transfer vector pFBDM can be used in step (a) and / or step (b).
さらに、最も好ましくは、バキュロウイルストランスファーベクターpUCDMは、工程(a)及び/又は工程(b)で用いられ得る。 Furthermore, most preferably, the baculovirus transfer vector pUCDM can be used in step (a) and / or step (b).
一般的な本発明の方法のさらなる理解のために、好ましいベクターであるpFBDMを用いた例となる方法を図4に示す。 For further understanding of the general inventive method, an exemplary method using the preferred vector pFBDM is shown in FIG.
本発明の方法では、本発明のベクターの1つ以上の発現カセットへと遺伝子を簡便に導入することができ、それに続く単一のベクターへのこれら発現カセットのモジュール集合を容易にし、その一方で、そうするために必要とされる制限部位の数を最小限に抑えている。 In the method of the present invention, genes can be conveniently introduced into one or more expression cassettes of the vectors of the present invention, facilitating subsequent modular assembly of these expression cassettes into a single vector, while Minimizing the number of restriction sites required to do so.
本発明のさらなる側面は、
(a)先に定義されたとおりの本発明の複数遺伝子発現カセットを作製する工程、及び
(b)前記遺伝子を同時に発現することができる宿主細胞へと前記複数遺伝子発現カセットを導入する工程、
を含む、in vitroでの多タンパク質複合体の製造方法を対象としている。
A further aspect of the invention is:
(A) producing a multi-gene expression cassette of the present invention as defined above, and (b) introducing the multi-gene expression cassette into a host cell capable of simultaneously expressing the genes,
And a method for producing a multiprotein complex in vitro.
好ましくは、工程(b)における導入は、ベクター、好ましくはウイルスを用いて達成される。 Preferably, the introduction in step (b) is accomplished using a vector, preferably a virus.
好ましくは、前記宿主細胞は、哺乳動物、酵母菌、E. coli及び昆虫細胞から選択される。 Preferably, the host cell is selected from mammals, yeast, E. coli and insect cells.
前記宿主細胞が昆虫細胞である場合には、S. frugiperda細胞、より好ましくはSf9、Sf21、Express Sf+、若しくはHigh Five H5細胞、又はD. melanogaster細胞、より好ましくはS2 Schneider細胞が好ましい。 When the host cell is an insect cell, S. frugiperda cells, more preferably Sf9, Sf21, Express Sf +, or High Five H5 cells, or D. melanogaster cells, more preferably S2 Schneider cells are preferred.
前記宿主細胞が哺乳動物細胞である場合には、HeLa、Huh7、HEK293、HepG2、KATO−III、IMR32、MT−2、膵臓β細胞、ケラチノサイト、骨髄線維芽細胞、CHP212、初代神経細胞、W12、SK−N−MC、Saos−2、WI38、初代肝細胞、FLC4、143TK−、DLD−1、胎児肺線維芽細胞、初代包皮線維芽細胞、Saos−2骨肉腫、MRC5、及びMG63細胞からなる群から選択されるヒト細胞が好ましい。 When the host cell is a mammalian cell, HeLa, Huh7, HEK293, HepG2, KATO-III, IMR32, MT-2, pancreatic β cell, keratinocyte, bone marrow fibroblast, CHP212, primary neuron, W12, SK-N-MC, Saos-2, WI38, primary hepatocytes, FLC4, 143TK-, DLD-1, fetal lung fibroblasts, primary foreskin fibroblasts, Saos-2 osteosarcoma, MRC5, and MG63 cells Human cells selected from the group are preferred.
前記宿主細胞が酵母菌細胞である場合には、S. cerevisiae、S. pombe、C. albicans、又はP. pastorisが好ましい。 When the host cell is a yeast cell, S. cerevisiae, S. pombe, C. albicans, or P. pastoris is preferred.
本発明は、in vitroでの方法に限定されない。 The present invention is not limited to in vitro methods.
本発明の異なる側面は、
(a)請求項39乃至42に係る複数遺伝子発現カセットを作製する工程、及び
(b)前記遺伝子を同時に発現する動物へと前記複数遺伝子発現カセットを導入する工程、
を含む、in vivoでの多タンパク質複合体の製造方法に関する。
A different aspect of the present invention is:
(A) producing a multi-gene expression cassette according to claims 39 to 42, and (b) introducing the multi-gene expression cassette into an animal that simultaneously expresses the gene,
The present invention relates to a method for producing a multiprotein complex in vivo.
好ましくは、工程(b)における導入は、ベクター、好ましくはウイルスベクター、より好ましくはバキュロウイルスベクターを用いて達成される。 Preferably, the introduction in step (b) is accomplished using a vector, preferably a viral vector, more preferably a baculovirus vector.
上述のとおり、バキュロウイルスは、哺乳動物細胞の遺伝子デリバリービヒクルとして特に有用である。 As mentioned above, baculovirus is particularly useful as a gene delivery vehicle for mammalian cells.
in vivoで多タンパク質複合体を製造するために、前記動物は、哺乳動物、C. elegans、又は昆虫から選択されることが好ましい。 In order to produce a multiprotein complex in vivo, the animal is preferably selected from mammals, C. elegans, or insects.
前記方法を実施するための好ましい昆虫は、S. frugiperda及びD. melanogasterである。 Preferred insects for carrying out the method are S. frugiperda and D. melanogaster.
本発明を実施するための好ましい哺乳動物は、ヒト、げっ歯類、ブタ、又はウシである。 Preferred mammals for practicing the present invention are humans, rodents, pigs, or cows.
真核細胞においてさらに増えつつある多タンパク質複合体(「インタラクトーム」)の最近の研究では、特に、供給源からの抽出には不向きの細胞内量であるタンパク質複合体(例えば、ほぼ全ての「ヒト」多タンパク質複合体)に対する、改善された異種発現技術が求められている。真核生物のタンパク質は、多くの場合、大きな(>100kDa)多ドメイン構成(multidomain entity)であり、平均5〜8個のタンパク質の複合体として細胞内に存在している。一般的に、大きなタンパク質を含むタンパク質複合体は、通常(例えば、原核生物)の発現技術では、機能的に活性な状態で製造され得ない。さらに、多タンパク質集合体の構成要素は、それが単離して製造された場合に、ホールディングの問題及び損なわれた生物活性をしばしば呈する。現在の真核生物発現技術(バキュロウイルス系、酵母菌及び哺乳類発現系など)は、多タンパク質複合体をコードする複数の大きな遺伝子を迅速かつ柔軟に発現するように設計されていない。 In recent studies of multiprotein complexes (“interactomes”) that are increasing in eukaryotic cells, in particular, protein complexes that are intracellular quantities that are unsuitable for extraction from sources (eg, almost all “ There is a need for improved heterologous expression techniques for "human" multiprotein complexes). Eukaryotic proteins are often large (> 100 kDa) multidomain entities and are present in cells as a complex of an average of 5-8 proteins. In general, protein complexes containing large proteins cannot be produced in a functionally active state with conventional (eg, prokaryotic) expression techniques. Furthermore, the components of a multiprotein assembly often exhibit holding problems and impaired biological activity when it is isolated and manufactured. Current eukaryotic expression technologies (such as baculovirus systems, yeast and mammalian expression systems) are not designed to express multiple large genes encoding multiprotein complexes rapidly and flexibly.
しかし、本発明のベクターは、これらの要求を満足させるように作製されている。このベクターは、挿入用の複数遺伝子発現カセットを、例えば、独立したエントリー部位(Cre−loxP及びTn7及び/又は他のもの)を通じて改良されたタンパク質製造特性を有する改変バキュロウイルスへと運ぶことができる。例えば昆虫細胞などで得られる高レベルな製造割合と相まって、本発明のベクターは、それ故、研究及び薬剤開発で用いる重要な情報を提供する構造的かつ機能的研究のため、例えば、多タンパク質複合体の活性に影響を与えるリガンド(阻害剤、抗体など)を発見するための生理学的に有用なターゲットとして、多タンパク質複合体を製造するために、柔軟な方法で用いられ得る。 However, the vector of the present invention is prepared so as to satisfy these requirements. This vector can carry multiple gene expression cassettes for insertion into, for example, modified baculoviruses with improved protein production properties through independent entry sites (Cre-loxP and Tn7 and / or others). . Coupled with the high level of production rates obtained, for example, in insect cells, the vectors of the present invention can therefore be used for structural and functional studies providing important information for use in research and drug development, for example multiprotein complexes. As a physiologically useful target for discovering ligands (inhibitors, antibodies, etc.) that affect body activity, it can be used in a flexible manner to produce multiprotein complexes.
本発明はまた、哺乳動物における複数サブユニットのタンパク質複合体に対するワクチンを製造するために特に有用である。複合多タンパク質ユニットは、しばしば、個々のタンパク質と比較して異なるエピトープを提示しており、それ故、多くの自然発生的なタンパク質複合体の関連するエピトープに酷似しており、従って、抗体産生のためにより良い抗原ターゲットを提供するだろう。加えて、多価ワクチン及び任意選択でさらなるタンパク質アジュバントのための多種タンパク質を、ただ1つのベクターに導入し、最大効率を確保するよう同時に発現させることができる。 The present invention is also particularly useful for producing vaccines against multi-subunit protein complexes in mammals. Complex multiprotein units often present different epitopes compared to individual proteins, and thus closely resemble related epitopes in many naturally occurring protein complexes, and thus are associated with antibody production. This would provide a better antigen target. In addition, multivalent vaccines and optionally multiple proteins for further protein adjuvants can be introduced into a single vector and expressed simultaneously to ensure maximum efficiency.
最近、重症急性呼吸器症候群(SARS)コロナウイルス由来の4つのタンパク質からなるビリオン様粒子(VLP)が、組み換えバキュロウイルス発現ベクターを用いて製造され(Mortola et al. Efficient assembly and release of SARS coronavirsus−like particles by a heterologous expression system FEBS Lertters 576, 174−178 (2004))、この病気に対するワクチンの可能性のある候補となっている。本発明のベクターを使用することにより、複数の遺伝子発現ユニットを運ぶためのそれらのモジュラー能力に起因して、SARS-VLPよりもはるかに多くの構成要素からなるこのようなワクチンの製造が非常に容易になるだろう。 Recently, virion-like particles (VLPs) consisting of four proteins from severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus have been produced using recombinant baculovirus expression vectors (Mortola et al. Efficient assembly and release of SARS coronavirsus− like particles by a heterologous expression system FEBS Lertters 576, 174-178 (2004)), a potential vaccine for this disease. By using the vectors of the present invention, the production of such vaccines consisting of much more components than SARS-VLP is greatly enhanced due to their modular ability to carry multiple gene expression units. It will be easy.
従って、本発明はまた、
(a)本発明の少なくとも1つのポリヌクレオチド及び/又はベクターを哺乳動物に投与する工程(それにより、前記ポリヌクレオチドの少なくとも1つの発現カセットによりコードされる少なくとも1つのタンパク質が、前記動物内で発現される)、
(b)任意選択でアジュバントを前記動物に投与する工程、及び
(c)前記の少なくとも1つのタンパク質に特異的な抗体及び/又は前記抗体を産生する脾臓細胞を任意選択で単離する工程、
を含む、ワクチン製造方法にも関する。
Thus, the present invention also provides
(A) administering at least one polynucleotide and / or vector of the present invention to a mammal, whereby at least one protein encoded by at least one expression cassette of said polynucleotide is expressed in said animal )
(B) optionally administering an adjuvant to the animal, and (c) optionally isolating an antibody specific for the at least one protein and / or spleen cells producing the antibody,
And a method for producing a vaccine.
本発明は、自然界に見られる多タンパク質複合体を組み換えにより製造するための簡便かつ単純なプロトコルを提供する。これら多タンパク質複合体は、タンパク質複合体相互作用又はタンパク質の修飾について分析され得る。これら多タンパク質複合体はまた、生物活性又はさらには治療効力の可能性のある化合物との相互作用についても分析され得る。 The present invention provides a simple and simple protocol for recombinantly producing multiprotein complexes found in nature. These multiprotein complexes can be analyzed for protein complex interactions or protein modifications. These multiprotein complexes can also be analyzed for interactions with compounds with potential biological activity or even therapeutic efficacy.
別の側面では、本発明は、タンパク質複合体相互作用又はタンパク質の修飾を分析するための方法を対象とする。 In another aspect, the present invention is directed to a method for analyzing protein complex interactions or protein modifications.
好ましい実施態様では、本発明は、
(a)本発明の少なくとも1つのポリヌクレオチド及び/又はベクターを含む宿主細胞を準備する工程(前記宿主細胞は、関心のある少なくとも2つのタンパク質に対する遺伝子を有する少なくとも1つの発現カセットを含んでおり、かつ前記タンパク質を同時に発現できる)、及び
(b)1つ以上の発現しているタンパク質における相互作用又は修飾を検出する工程、
を含む、タンパク質複合体相互作用又はタンパク質の修飾をin vitroでスクリーニングするための方法に関する。
In a preferred embodiment, the present invention provides:
(A) providing a host cell comprising at least one polynucleotide and / or vector of the invention, said host cell comprising at least one expression cassette carrying genes for at least two proteins of interest; And (b) detecting an interaction or modification in one or more expressed proteins; and
To a method for screening protein complex interactions or protein modifications in vitro.
別の好ましい実施態様では、本発明は、(i)タンパク質複合体相互作用が可能であるか、若しくは(ii)(多タンパク質複合体の)タンパク質(1つ以上)の修飾が可能であるか、又は(iii)タンパク質複合体相互作用の阻害が可能であるか、若しくは(iv)タンパク質(1つ以上)の修飾の阻害が可能である、候補となる化合物のin vitroにおけるスクリーニング方法であって、
(a)本発明の少なくとも1つのポリヌクレオチド及び/又は本発明のベクターを含む宿主細胞を準備する工程(前記宿主細胞は、関心のある少なくとも2つのタンパク質に対する遺伝子を有する少なくとも1つの発現カセットを含んでおり、かつ前記タンパク質を同時に発現できる)、
(b)工程(a)の宿主細胞に、候補となる化合物を投与する工程、及び
(c)1つ以上の発現しているタンパク質におけるタンパク質複合体相互作用若しくは修飾を検出する工程、又はタンパク質複合体相互作用の阻害若しくはタンパク質の修飾の阻害を検出する工程、
を含む方法を包含する。
In another preferred embodiment, the invention relates to whether (i) a protein complex interaction is possible, or (ii) a protein (s) (of a multiprotein complex) is capable of being modified, Or (iii) an in vitro screening method for candidate compounds capable of inhibiting protein complex interactions, or (iv) capable of inhibiting modification of protein (s),
(A) providing a host cell comprising at least one polynucleotide of the present invention and / or a vector of the present invention, said host cell comprising at least one expression cassette having genes for at least two proteins of interest; And can express the protein simultaneously),
(B) administering a candidate compound to the host cell of step (a), and (c) detecting a protein complex interaction or modification in one or more expressed proteins, or protein complex Detecting inhibition of body interaction or inhibition of protein modification,
Including the method.
本発明はまた、in vivoにおけるスクリーニングアッセイも包含する。 The invention also encompasses in vivo screening assays.
本発明のポリヌクレオチド及び/又はベクターはまた、タンパク質−タンパク質相互作用、又は多タンパク質複合体−多タンパク質複合体相互作用のin vivoにおけるスクリーニングのため(このようなスクリーニング方法の一般的な図解として、図13Iを参照のこと)、さらには、ランダム化されたライブラリー又はcDNAプールからのin vivoにおけるスクリーニングのため、並びに特定のタンパク質複合体又は多タンパク質集合体の生理学的な修飾(リン酸化、グリコシル化など)のin vivoにおけるスクリーニングのため(このようなスクリーニング方法の一般的な図解として、図13IIを参照のこと)に使用され得る。 The polynucleotides and / or vectors of the invention can also be used for in vivo screening of protein-protein interactions or multiprotein complex-multiprotein complex interactions (as a general illustration of such screening methods, See FIG. 13I), and further for in vivo screening from randomized libraries or cDNA pools, as well as physiological modifications (phosphorylation, glycosylation) of specific protein complexes or multiprotein assemblies. Can be used for in vivo screening (see FIG. 13II for a general illustration of such screening methods).
さらに好ましい実施態様では、本発明は、(i)タンパク質複合体相互作用が可能であるか、若しくは(ii)(多タンパク質複合体の)タンパク質(1つ以上)の修飾が可能であるか、又は(iii)タンパク質複合体相互作用の阻害が可能であるか、若しくは(iv)タンパク質(1つ以上)の修飾の阻害が可能である、候補となる化合物のin vivoにおけるスクリーニング方法であって、
(a)本発明の少なくとも1つのポリヌクレオチド及び/又は本発明のベクターを含む動物を準備する工程(前記動物は、関心のある少なくとも2つのタンパク質に対する遺伝子を有する少なくとも1つの発現カセットを含んでおり、かつ前記タンパク質を同時に発現できる)、
(b)工程(a)の動物に、候補となる化合物を投与する工程、及び
(c)1つ以上の発現しているタンパク質におけるタンパク質複合体相互作用若しくは修飾を検出する工程、又はタンパク質複合体相互作用の阻害若しくはタンパク質の修飾の阻害を検出する工程、
を含む方法を教示する。
In a further preferred embodiment, the invention provides that (i) a protein complex interaction is possible, or (ii) a protein (s) (of a multiprotein complex) is capable of modification, or (Iii) in vivo screening methods for candidate compounds capable of inhibiting protein complex interactions, or (iv) capable of inhibiting modification of protein (s),
(A) preparing an animal comprising at least one polynucleotide of the present invention and / or a vector of the present invention, said animal comprising at least one expression cassette having genes for at least two proteins of interest And can express the protein simultaneously),
(B) administering a candidate compound to the animal of step (a), and (c) detecting a protein complex interaction or modification in one or more expressed proteins, or a protein complex Detecting inhibition of interaction or inhibition of protein modification;
Is taught.
生物活性多タンパク質複合体、さらにはタンパク質の医学的に有利な組み合わせ、例えば、抗体混合物、任意選択でインターロイキン及び/又はアジュバントを有するものは、本発明のポリヌクレオチド及び/又は本発明の遺伝子デリバリーベクターを用いて、同時に哺乳動物に投与され得る。 Biologically active multiprotein complexes, as well as medically advantageous combinations of proteins, such as antibody mixtures, optionally with interleukins and / or adjuvants, are the polynucleotides of the invention and / or the gene delivery of the invention A vector can be used to administer to a mammal simultaneously.
従って、さらなる側面において、本発明はまた、遺伝子治療用の複数遺伝子導入ビヒクルを含む薬剤を調製するための、本発明のポリヌクレオチド及び/又はベクターの使用にも関する。 Accordingly, in a further aspect, the present invention also relates to the use of the polynucleotides and / or vectors of the present invention for the preparation of a medicament comprising a multi-gene transfer vehicle for gene therapy.
治療的適用のための遺伝子デリバリー系を開発するために、多大な努力が払われている。遺伝子治療は、従来、批判の対象となっているが、非常に強い興味や関心の的ともなっている。今日まで、ヒトの病気に対する安全かつ適用可能な臨床治療のin vivo及びex vivo戦略を達成することを目的とした臨床試験において、遺伝子治療を評価する大幅な進展がみられている(Worgall S. A realistic chance for gene therapy in the future. Pediatr. Nephrol. (2004))。概して、遺伝子治療は、治療用遺伝子産物の持続的又は一過性の発現を必要とする、遺伝子の修正及び後天性疾患に対して非常に有望な手段として現在存在している(Worgall S. 上記参照)。組み換えウイルスに基づくベクター、特に、哺乳類宿主において複製可能でないもの(例えば、バキュロウイルスベクター)が、哺乳動物細胞遺伝子デリバリーのための強力なツールとして最近浮上しており、ヒト、霊長類、げっ歯類、ウシ、ブタ及びヒツジを含むあらゆる種類の哺乳動物細胞系にうまく適用されている(Kost and Condreay. Recombinant baculoviruses as mammalian cell gene−delivery vectors. Trends Biotechnol. 20, 173−180 (2002)を参照のこと)。複合的な遺伝子導入/治療効果を得るために、ex vivo及びin vivoの両方において、単一の遺伝子治療によるものよりも、組み合わされた遺伝子治療によってより強力な成果を上げるために、ポリシストロン性のウイルスベクターへの要求が高まっている(de Felipe, P. Polycistronic viral vectors. Curr. Gene Ther. 2, 355−378 (2002) ; Planelles, V. Hybrid lentivirus vectors. Methods Mol. Biol. 229, 273−284 (2003))。また、例えば補体系による不活性化を阻害するために、in vivoで投与されるべき補助的な遺伝子のキャリアウイルスへの組み込みの必要性も、ヒト分解促進因子タンパク質ドメイン融合を運ぶバキュロウイルスgp64エンベロープタンパク質を有する、偽型バキュロウイルスを用いることによって実証されており(Hueser et al., Incorporation of decay−accelerating factor into the baculovirus envelope generates complement−resistant gene transfer vectors. Nat. Biotechnol. 19, 451−455 (2001))、治療目的のために導入される複数の遺伝子に加えて、ウイルス産生レベルでの組み換え修飾を提供する必要性が例証されている。 Great efforts have been made to develop gene delivery systems for therapeutic applications. Gene therapy has traditionally been the subject of criticism, but has also been a very strong interest and interest. To date, significant progress has been made in evaluating gene therapy in clinical trials aimed at achieving in vivo and ex vivo strategies for safe and applicable clinical treatment for human disease (Worgall S. A realistic chance for gene therapy in the future. Pediatr. Nephrol. (2004)). In general, gene therapy currently exists as a very promising tool for gene modification and acquired diseases that require sustained or transient expression of therapeutic gene products (Worgall S. supra). reference). Recombinant virus-based vectors, particularly those that are not replicable in mammalian hosts (eg, baculovirus vectors), have recently emerged as powerful tools for mammalian cellular gene delivery, and include humans, primates, rodents. Have been successfully applied to all types of mammalian cell lines, including cattle, pigs and sheep (see Kost and Condreay. Recombinant baculoviruses as mammalian cell gene-delivery vectors. Trends Biotechnol. 20, 173-180 (2002). thing). Polycistronic to achieve more powerful results with combined gene therapy than with single gene therapy, both ex vivo and in vivo, to achieve combined gene transfer / therapeutic effects There is an increasing demand for viral vectors (de Felipe, P. Polycistronic viral vectors. Curr. Gene Ther. 2, 355-378 (2002); Planelles, V. Hybrid lentivirus vectors. Methods Mol. Biol. 229, 273 −284 (2003)). Also, the need for incorporation of an auxiliary gene to be administered in vivo into a carrier virus, eg, to inhibit inactivation by the complement system, is also associated with the baculovirus gp64 envelope carrying the human degradation promoter protein domain fusion. It has been demonstrated by using pseudotyped baculovirus with protein (Hueser et al., Incorporation of decay-accelerating factor into the baculovirus envelope generates complement-resistant gene transfer vectors. Nat. Biotechnol. 19, 451-455 ( 2001))), the need to provide recombinant modifications at the level of virus production in addition to multiple genes introduced for therapeutic purposes.
好ましくは、薬剤を調製するために用いられるベクターは、組み換えバキュロウイルスである。 Preferably, the vector used to prepare the drug is a recombinant baculovirus.
より好ましくは、本発明の薬剤を調製するために用いられるベクターは、
(i)治療用の1つ以上の遺伝子産物、好ましくはタンパク質、及び
(ii)1つ以上のバキュロウイルスタンパク質、
をコードする、少なくとも1つの複数遺伝子発現カセットを含むバキュロウイルスであって、前記バキュロウイルスは、治療される動物の哺乳類プロモーター(1つ以上)活性の制御下で、治療用遺伝子産物、好ましくはタンパク質に対する遺伝子を発現でき、かつバキュロウイルスプロモーターの制御下で、バキュロウイルスタンパク質に対する遺伝子を発現できる。
More preferably, the vector used to prepare the medicament of the present invention is
(I) one or more gene products for treatment, preferably proteins, and (ii) one or more baculovirus proteins,
A baculovirus comprising at least one multi-gene expression cassette that encodes a therapeutic gene product, preferably a protein, under the control of the mammalian promoter (s) activity of the animal to be treated And a gene for a baculovirus protein can be expressed under the control of a baculovirus promoter.
好ましい実施態様では、前記(ii)のタンパク質(1つ以上)は、偽型バキュロウイルスから発現されたヒト化バキュロウイルスタンパク質であって、好ましくはヒト化バキュロウイルスエンベロープタンパク質gp64であって、例えば、分解促進因子などのヒトタンパク質と融合したgp64である。 In a preferred embodiment, the protein (s) of (ii) is a humanized baculovirus protein expressed from pseudotyped baculovirus, preferably a humanized baculovirus envelope protein gp64, for example, Gp64 fused with human proteins such as degradation promoting factors.
より一般的な側面において、本発明は、多タンパク質複合体を組み換え技術により製造するための、本発明のポリヌクレオチド及び/又はベクター及び/又は宿主細胞及び/又は動物の使用を対象とする。 In a more general aspect, the present invention is directed to the use of the polynucleotides and / or vectors and / or host cells and / or animals of the present invention for producing multiprotein complexes by recombinant techniques.
蛍光タンパク質EYFP及びECFPをコードする遺伝子を用いると、驚くべきことに、本発明のベクター中に組み込まれたこのタンパク質をコードする遺伝子の数に伴って、蛍光タンパク質製造のほぼ線形な増加が示された。より正確には、蛍光タンパク質の製造収率(1Lの昆虫培養細胞当たり)は、発現のために用いられる本発明のベクター中に存在する遺伝子のコピーが1つである場合には6〜8mg/Lであり、存在するコピーが2つである場合には約11mgであり、存在するコピーが3つである場合には約18mgであった。これは、本発明の発現系を用いて発現された組み換えタンパク質の量を劇的に高めるための、以前には注目されていなかった、簡単な方法を示唆しており、すなわち、1つのみの遺伝子の代わりに同一遺伝子の2つ、3つ、又はそれ以上のコピーを単に提供すればよい。例えば、製剤化目的、とりわけ、その製造が低い製造収率によって非常に妨げられている、薬剤開発での最大の関心事である膜タンパク質(例えば、GPCR)などの工業規模でのタンパク質製造にとって、これは特に興味深いものである。 Using the genes encoding the fluorescent proteins EYFP and ECFP surprisingly shows a nearly linear increase in fluorescent protein production with the number of genes encoding this protein incorporated into the vectors of the present invention. It was. More precisely, the production yield of fluorescent protein (per 1 L of insect culture cells) is 6-8 mg / in when there is one copy of the gene present in the vector of the invention used for expression. L, about 11 mg when there were 2 copies, and about 18 mg when there were 3 copies. This suggests an unprecedented and simple way to dramatically increase the amount of recombinant protein expressed using the expression system of the present invention, i.e. only one Instead of a gene, only two, three, or more copies of the same gene need be provided. For example, for protein production on an industrial scale, such as membrane proteins (e.g. GPCR), which are of greatest concern in drug development, for formulation purposes, in particular their production is very hindered by low production yields, This is particularly interesting.
さらに、本発明によって製造される組み換え多タンパク質複合体は、研究及びさらには薬剤開発のための、多タンパク質複合体の生物物理学的分析、構造分析、結晶分析、電子顕微鏡分析、及びNMRに基づく分析に対して非常に有用である。 Furthermore, the recombinant multiprotein complex produced by the present invention is based on biophysical analysis, structural analysis, crystallographic analysis, electron microscopy analysis, and NMR of the multiprotein complex for research and even drug development. Very useful for analysis.
好ましくは、本発明は、ワクチンを製造するための、本発明のポリヌクレオチド及び/又はベクター及び/又は宿主細胞及び/又は動物の使用に関する。 Preferably, the invention relates to the use of the polynucleotides and / or vectors and / or host cells and / or animals of the invention for producing a vaccine.
さらに好ましくは、宿主細胞若しくは動物におけるタンパク質関連性、タンパク質修飾、若しくは生物学的効果のために、又は宿主細胞若しくは動物におけるタンパク質関連性の阻害、タンパク質修飾の阻害、若しくは生物学的効果の阻害のために、任意選択で候補となる化合物と共に、in vitro又はin vivoで少なくとも1つのタンパク質をスクリーニングするための、本発明のポリヌクレオチド及び/又はベクター及び/又は宿主細胞及び/又は動物の使用である。 More preferably, for protein-related, protein modification, or biological effects in the host cell or animal, or for inhibition of protein-related, protein modification, or biological effects in the host cell or animal. Therefore, the use of the polynucleotides and / or vectors and / or host cells and / or animals of the invention for screening at least one protein in vitro or in vivo, optionally with candidate compounds .
別の側面では、本発明は、少なくとも本発明のポリヌクレオチド及び/又はベクター及び/又は宿主細胞を含み、任意選択でさらに取り扱い説明書、抗生物質、バッファー、及び/又はマーカー化合物を含んでいてもよい、部品からなるキットに関する。 In another aspect, the invention includes at least a polynucleotide and / or vector and / or host cell of the invention, optionally further comprising instructions, antibiotics, buffers, and / or marker compounds. Good, kit of parts.
以下に、本発明の特定の実施態様を例として記載するが、これらの例は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。 In the following, specific embodiments of the invention will be described by way of example, but these examples should not be construed as limiting the scope of the invention.
[実施例]
1.複数遺伝子適用のための新規なバキュロウイルスツール
以下に、特に複数遺伝子適用のために構築された、本発明の新規なバキュロウイルストランスファーベクターを詳細に記載する。これらのトランスファーベクターは、タンパク質の製造を高めるために改変された改変レシピエントバキュロウイルスDNAを提示し、かつこの目的のために調製されたE. coli細胞でこのバキュロウイルスDNAへと、2つのアクセス部位(attTn7及びLoxP)を介して遺伝子を組み込むための単純かつ迅速な方法を提示している。前記ベクター(pFBDM及びpUCDM)は、増殖モジュールを含んでおり、必要とされるユニークな制限部位を最小限に抑えながら、異種遺伝子のモジュラー結合を非常に容易にする。これらのベクターのウイルスプロモーター(現在のところ、p10及びpolh最後期プロモーター)は、所望する場合には、他のプロモーター配列に交換され得る。同様にして、終了配列(現在のところ、SV40、HSVtk)も置換され得る。
[Example]
1. Novel baculovirus tools for multigene applications The following describes in detail the novel baculovirus transfer vectors of the present invention, specifically constructed for multigene applications. These transfer vectors present modified recipient baculovirus DNA that has been modified to enhance protein production, and two access to this baculovirus DNA in E. coli cells prepared for this purpose. It presents a simple and quick way to integrate genes through sites (attTn7 and LoxP). The vectors (pFBDM and pUCDM) contain a growth module that greatly facilitates modular binding of heterologous genes while minimizing the required unique restriction sites. The viral promoters of these vectors (currently p10 and polh late promoters) can be exchanged for other promoter sequences if desired. Similarly, the termination sequence (currently SV40, HSVtk) can be replaced.
これらのベクターには、改良されたタンパク質製造特性を有する改変されたバキュロウイルスゲノム(MultiBac)が含まれている。2つのバキュロウイルス遺伝子を破壊し、結果として、感染及びタンパク質製造の間の細胞内コンパートメントの保持を高めた。この系によって製造されるタンパク質の量は、ウイルス依存性タンパク質分解活性の減少及び細胞溶解の減少を通じて、顕著に改善されている。 These vectors contain a modified baculovirus genome (MultiBac) with improved protein production properties. Two baculovirus genes were disrupted, resulting in increased retention of intracellular compartments during infection and protein production. The amount of protein produced by this system has been significantly improved through a reduction in virus-dependent proteolytic activity and a reduction in cell lysis.
本発明のベクターは、2つの特異的部位を介してウイルスゲノムにアクセスすることにより、組み換えバキュロウイルスDNAを迅速に組み合わせて作製するための新規な方法を可能にする(概説として図1参照のこと)。市販のTn7トランスポゾン部位に加えて、LoxP配列を、部位特異的組み換えによりpUCDMプラスミドからの複数遺伝子発現カセットを受容できるバキュロウイルスゲノム上の別の部位に導入した。Tn7転移(複数遺伝子カセットを運ぶpFBDM誘導体から)及びLoxP部位特異的組み換え(複数遺伝子カセットを運ぶpUCDM誘導体から)を、E. coliにおいてシングルステップで十分に実施するためのプロトコルを開発した。これらのプロトコルは、多タンパク質複合体サブユニットに対するコード配列を有する複数遺伝子カセットをMultiBacへと組み込むためだけでなく、研究下のタンパク質を修飾するための特異的酵素(キナーゼ、アセチラーゼなど)を組み込むためにも有用である。 The vectors of the present invention allow a novel method for the rapid production of recombinant baculovirus DNA by accessing the viral genome through two specific sites (see FIG. 1 for review). ). In addition to the commercially available Tn7 transposon site, the LoxP sequence was introduced into another site on the baculovirus genome that can accept multiple gene expression cassettes from the pUCDM plasmid by site-specific recombination. Protocols have been developed to fully perform Tn7 transfer (from pFBDM derivatives carrying multiple gene cassettes) and LoxP site-specific recombination (from pUCDM derivatives carrying multiple gene cassettes) in a single step in E. coli. These protocols not only incorporate multigene cassettes with coding sequences for multiprotein complex subunits into MultiBac, but also incorporate specific enzymes (kinases, acetylases, etc.) to modify the protein under study. Also useful.
[実施例1:トランスファーベクターpFBDM及びpUCDM、並びにバキュロウイルスベクターMultiBac]
トランスファーベクターpFBDM(配列番号1、図11)は、polh又はp10プロモーター、及びSV40又はHSVtkポリAシグナル配列にそれぞれ隣接しているマルチクローニングサイトMCS1及びMCS2を有する2つの発現カセットを頭部−頭部の配置で含んでいる。増殖モジュールMは、プロモーター配列の間に位置している。Tn7転移のために用いられる配列(Tn7L及びTn7R)は、発現カセット及びゲンタマイシン耐性マーカーを包含する。より詳細には図2参照のこと。
[Example 1: Transfer vectors pFBDM and pUCDM, and baculovirus vector MultiBac]
The transfer vector pFBDM (SEQ ID NO: 1, FIG. 11) contains two expression cassettes with multiple cloning sites MCS1 and MCS2 flanked by polh or p10 promoter and SV40 or HSVtk polyA signal sequence, respectively, head-to-head. Includes in the arrangement. Growth module M is located between the promoter sequences. The sequences used for Tn7 transfer (Tn7L and Tn7R) include an expression cassette and a gentamicin resistance marker. See Figure 2 for more details.
トランスファーベクターpUCDM(配列番号2、図12)は、pFBDMと同様の増殖モジュールを含む同一の発現カセットを有している。この発現カセットは、LoxP逆方向反復に隣接している。ベクターpUCDMには、クロラムフェニコール耐性マーカー及びR6Kγ条件複製起点が含まれており、この複製起点は、原核生物の宿主でpir遺伝子発現依存性の増殖を起こさせる。より詳細には図3参照のこと。 The transfer vector pUCDM (SEQ ID NO: 2, FIG. 12) has the same expression cassette containing the same growth module as pFBDM. This expression cassette is adjacent to the LoxP inverted repeat. The vector pUCDM contains a chloramphenicol resistance marker and an R6Kγ conditional origin of replication that causes pir gene expression dependent growth in prokaryotic hosts. See Figure 3 for more details.
要約すると、両方のベクターを以下のとおりに作製した。トランスファーベクターpFBDMは、pFastBac(登録商標)DUAL(Invitrogen)から得た。配列5’−TACTAGTATCGATTCGCGACCをpolhプロモーターとp10プロモーターとの間のBstZ17I部位に挿入し、順番に、BstZ17I、SpeI、ClaI、及びNruI切断部位を含む増殖モジュールを作製した。まれなカッターであるPmeIに対する部位を、SnaBI認識配列をオリゴヌクレオチド5’−AGCTTTGTTTAAACAAAGCTで置き換えることにより加えた。マングビーンヌクレアーゼ(New England Biolabs)で処理した後に、R6Kγ基点を含むpUNI10ユニベクターの998bpのEcoRV/AlwNIフラグメントと、pLysS(Novagen)からの1258bpのAlwNIフラグメントとを結合することにより、ベクターpUCDMを作製した。このpLysSフラグメントには、クロラムフェニコール耐性マーカーが含まれている。得られた構築物をSmaI及びXbaIで消化し、pFBDMの1016bpのPmeI/AvrIIフラグメントにライゲーションした。AvrII及びPmeI制限エンドヌクレアーゼに対するユニークな制限部位を、Quick Changeプロトコル(Stratagene)を用いて部位特異的突然変異誘発法により再導入した。ベクターpUCDM及びpFBDMには、増殖モジュールを含む同一の発現カセットが含まれている。 In summary, both vectors were made as follows. The transfer vector pFBDM was obtained from pFastBac® DUAL (Invitrogen). The sequence 5'-TACTAGTATCGATTCGCGACC was inserted into the BstZ17I site between the polh promoter and the p10 promoter to produce a growth module that in turn contains BstZ17I, SpeI, ClaI, and NruI cleavage sites. A site for PmeI, a rare cutter, was added by replacing the SnaBI recognition sequence with the oligonucleotide 5'-AGCTTTGTTTAAACAAAGCT. After treatment with Mung Bean Nuclease (New England Biolabs), the vector pUCDM is generated by ligating the 998 bp EcoRV / AlwNI fragment of the pUNI10 univector containing the R6Kγ base and the 1258 bp AlwNI fragment from pLysS (Novagen). did. This pLysS fragment contains a chloramphenicol resistance marker. The resulting construct was digested with SmaI and XbaI and ligated to the 1016 bp PmeI / AvrII fragment of pFBDM. Unique restriction sites for the AvrII and PmeI restriction endonucleases were reintroduced by site-directed mutagenesis using the Quick Change protocol (Stratagene). Vectors pUCDM and pFBDM contain the same expression cassette containing the growth module.
本バキュロウイルスベクター、いわゆるMultiBacは、E. coli株(例えば、DH10α及びその誘導体)でその増殖を可能にする複製起点(F−レプリコン)を含むバクミドを意味しており、これを以下の方法で構築した。プラスミドpKIloxP(ET組み換えによりbMON14272のv−cath及びchiA遺伝子を置き換えるために用いられる直鎖状のフラグメントを含む)を、3385bpのStuI/FspIフラグメントの再環状化によりpFastBac(登録商標)DUALから作製し、それにより、これらの部位を除去し、アンピシリン耐性遺伝子を破壊した。このpKIベクターは、ゲンタマイシンマーカー、並びにXhoI、NcoI及びKpnI制限部位を含む元のpFastBac(登録商標)DUAL p10 MCSを有している。pKIloxPを得るために、pKIを以下のとおりに改変した。アンピシリン耐性マーカーを含むpFastBac(登録商標)DUALの1008bpのBspHIフラグメントをNcoI部位へと導入した。次に、バキュロウイルスchiA遺伝子の相同領域HomAを、プライマー5’−GCGCGCCTCGAGGCCTCCCACGTGCCCGACCCCGGCCCG及び5’−GCGCGCCTCGAGGGAGGAGCTGCGCGCAATGCを用いて、bMON14272から増幅し、XhoIで消化した。得られた408bpのフラグメントを、pKIのXhoI部位に挿入した。v−cath遺伝子の相同領域HomBを、プライマー5’−GCGCGCGGTACCGCGTTCGAAGCCATCATTA及び5’−GCGCGCGGTACCAGGCCTGAAAAATCCGTCCTCTCCを用いて増幅し、KpnIで消化し、得られた372bpのフラグメントをpKI KpnI部位に挿入した。最後に、Cre−loxP配列を、オリゴヌクレオチド5’−CTAGAATAACTTCGTATAGCATACATTATACGAAGTTAGTTTAAACTにより、NheI部位へと導入した。開始コドンに直接隣接するCreリコンビナーゼ及び6個のヒスチジンタグをコードする遺伝子を、合成オリゴヌクレオチド(Microsynth, CH)から作製し、NcoI/KpnIで消化されたpBAD22ベクターにライゲーションした。アンピシリン耐性マーカーを、FspI/ScaI消化により不活性化した。合成した原核生物プロモーター(EM7)の支配下にあるゼオシン耐性遺伝子を、PvuII/EcoRV消化によりpPICZA(Invitrogen)から切り出し、5388bpのFspI/ScaIフラグメントにライゲーションして、pBADZ−His6Creを作製した。
This baculovirus vector, so-called MultiBac, means a bacmid containing an origin of replication (F-replicon) that allows its growth in E. coli strains (eg, DH10α and its derivatives) and It was constructed. Plasmid pKIloxP (which contains linear fragments used to replace the bMON14272 v-cath and chiA genes by ET recombination) was constructed from pFastBac® DUAL by recircularization of the 3385 bp StuI / FspI fragment. , Thereby removing these sites and destroying the ampicillin resistance gene. This pKI vector has the original pFastBac® DUAL p10 MCS containing the gentamicin marker and XhoI, NcoI and KpnI restriction sites. To obtain pKIloxP, pKI was modified as follows. A 1008 bp BspHI fragment of pFastBac® DUAL containing an ampicillin resistance marker was introduced into the NcoI site. Next, the homologous region HomA of the baculovirus chiA gene was amplified from bMON14272 using the
トランスファーベクターpFBDM、pKILoxP及びpBADZ−His6Creは、Top10細胞(Invitrogen)などの一般的なE. Coli株で増殖させ、pUCDMは、バクテリアの宿主である、pir遺伝子を発現しているBW23473及びBW23474で増殖させる。 Transfer vectors pFBDM, pKILoxP and pBADZ-His 6 Cre are propagated in common E. Coli strains such as Top10 cells (Invitrogen), pUCDM is a bacterial host, BW23473 and BW23474 expressing the pir gene Grow with.
次に、バキュロウイルスバクミドMultiBacを作製するために、アラビノース誘導PBADプロモーター下の切断型(truncated)recE及びEM7プロモーター下のrecTを運ぶベクターpBAD−ETγを、pBADZ−His6Creについて記載したとおりのFspI及びScaI部位へとpPICZA由来のゼオシン耐性遺伝子を置くことにより改変し、pBADZ−ET〜γを産生した。このベクターを、バクミドbMON14272及びヘルパープラスミドpMON7124を提供するDH10BAC(登録商標)(Invitrogen)細胞へとトランスフォームし、カナマイシン、テトラサイクリン及びゼオシン耐性のコロニーを形成させた。20℃でこれらの抗生物質の存在下、単一のコロニーを500mlの2×TY(1.6% バクトトリプトン、1% 酵母エキス、0.5% NaCl)に植菌するために用いた。OD600=0.25で、L−アラビノース(Fluka BioChemicals)を0.1%まで添加し、OD600=0.5まで培養物をインキュベートした。ついで、エレクトロコンピテントDH10BACET細胞を、標準的な手順に従って作製し、−80℃で保存した。ベクターpKIloxPを、dam及びdcm活性を欠損したJM110細胞(Stratagene)へとトランスフォームした。非メチル化プラスミドDNAをStuIで消化し、アンピシリン耐性マーカー及びCre−loxP配列(chiA及びv−cath相同領域に近接する)を含む1827bpのフラグメントを作製した。ついで、最小0.3μgの直鎖DNAを、DH10BACET細胞へとエレクトロポレーションした。トランスフォームした細胞を、37℃で4時間成長させ、カナマイシン、テトラサイクリン及びアンピシリンを含む寒天プレート上にまいた。2つの単一の、三種類の抗生物質に耐性のあるコロニー(triple-resistant colony)からのバクミドDNAを、相同領域外でアニーリングするプライマーである5’−AGGTACTAAATATGGCG及び5’−CTGAGCGACATCACTを用いてPCR増幅することにより、また正しい組み込みを確認するためにPCRフラグメントを配列決定することにより分析した。v−cath及びchiA遺伝子をアンピシリンマーカー及びLoxPに置き換えた改変バクミドを含む、凍結エレクトロコンピテントDH10MultiBac細胞を、培養物内でアンピシリンの代わりにゼオシンを用いて上述のとおりに調製した。 Next, to create the baculovirus bacmid MultiBac, the vector pBAD-ETγ carrying the truncated recE under the arabinose-inducible PBAD promoter and recT under the EM7 promoter was converted to FspI as described for pBADZ-His 6 Cre. and modified by into ScaI site put zeocin resistance gene from pPICZA, yielded pBADZ-ET ~ γ. This vector was transformed into DH10BAC® (Invitrogen) cells providing bacmid bMON14272 and helper plasmid pMON7124 to form colonies resistant to kanamycin, tetracycline and zeocin. Single colonies were used to inoculate 500 ml of 2 × TY (1.6% bactotryptone, 1% yeast extract, 0.5% NaCl) in the presence of these antibiotics at 20 ° C. At OD 600 = 0.25, L-arabinose (Fluka BioChemicals) was added to 0.1% and the culture was incubated to OD 600 = 0.5. Electrocompetent DH10BACET cells were then generated according to standard procedures and stored at −80 ° C. Vector pKIloxP was transformed into JM110 cells (Stratagene) lacking dam and dcm activity. Unmethylated plasmid DNA was digested with StuI to generate an 1827 bp fragment containing an ampicillin resistance marker and a Cre-loxP sequence (close to the chiA and v-cath homology regions). A minimum of 0.3 μg of linear DNA was then electroporated into DH10BACET cells. Transformed cells were grown at 37 ° C. for 4 hours and plated on agar plates containing kanamycin, tetracycline and ampicillin. PCR with 5'-AGGTACTAAATATGGCG and 5'-CTGAGCGACATCACT, primers that anneal bacmid DNA from two single, triple-resistant colony-resistant colonies PCR fragments were analyzed by amplification and by sequencing PCR fragments to confirm correct integration. Frozen electrocompetent DH10MultiBac cells containing a modified bacmid in which the v-cath and chiA genes were replaced with ampicillin markers and LoxP were prepared as described above in culture using zeocin instead of ampicillin.
複合MultiBacバクミドを作製するために、pBADZ−His6CreをエレクトロポレーションによりDH10MultiBacへとトランスフォームし(Creリコンビナーゼ発現のため)、カナマイシン、テトラサイクリン及びゼオシン耐性のコロニーを形成させた。20℃でこれらの抗生物質の存在下、単一のコロニーを500mlの2×TYに植菌するために用いた。OD600=0.25で、L−アラビノースを0.1%まで添加した。OD600=0.5で、過剰発現させたCreリコンビナーゼを含む凍結エレクトロコンピテントDH10MultiBacCre細胞を調製した。プラスミドpUCDM又はその誘導体を、DH10MultiBacCre細胞へとエレクトロポレーションし、カナマイシン、テトラサイクリン及びクロラムフェニコールを含む寒天上にまいた。三種類の抗生物質に耐性のあるコロニーを、IPTG及びBluogalを含むプレート上で、lacZα遺伝子とTn7との統合について分析すると、試験した全てのケースで青色のコロニーが形成された。上述したとおりのPCR増幅及び配列決定により、Cre−loxP部位特異的組み換え現象の正確性についてコロニーを分析した。pBADZ−His6Creの喪失を、ゼオシンの存在下でリプレートすることにより確認した。エレクトロコンピテント細胞を、カナマイシン、テトラサイクリン及びクロラムフェニコールの存在下で個別のクローンから調製した。pFBDM誘導体由来のTn7エレメントのTn7への転移、青/白スクリーニングによる組み換え体の同定、及び精製した複合バクミドのトランスフェクションは、慣例に従って実施した(例えば、O'Reilly, D.R., Miller, L.K. & Luckow, V.A. "Baculovirus expression vectors. A laboratory manual." Oxford University Press, New York−Oxford (1994); "Bac−to−BacTM Baculoviorus Expression Systems Manual." Invitrogen, Life Technologies Incorporated (2000))。pUCDM及びpFBDM誘導体によるDH10MultiBacCreの同時トランスフォーメーションのために、それぞれ少なくとも1μgを使用した。 In order to create a composite MultiBac bacmid, pBADZ-His 6 Cre was transformed into DH10MultiBac by electroporation (to express Cre recombinase) to form kanamycin, tetracycline and zeocin resistant colonies. A single colony was used to inoculate 500 ml of 2 × TY at 20 ° C. in the presence of these antibiotics. L-arabinose was added to 0.1% at OD 600 = 0.25. Frozen electrocompetent DH10MultiBac Cre cells containing OD 600 = 0.5 and overexpressed Cre recombinase were prepared. Plasmid pUCDM or its derivative was electroporated into DH10MultiBac Cre cells and spread on agar containing kanamycin, tetracycline and chloramphenicol. When colonies resistant to the three antibiotics were analyzed for integration of the lacZα gene and Tn7 on plates containing IPTG and Bluogal, blue colonies formed in all cases tested. Colonies were analyzed for the accuracy of the Cre-loxP site-specific recombination event by PCR amplification and sequencing as described above. The loss of pBADZ-His 6 Cre was confirmed by replating in the presence of zeocin. Electrocompetent cells were prepared from individual clones in the presence of kanamycin, tetracycline and chloramphenicol. Transfer of the Tn7 element from the pFBDM derivative to Tn7, identification of the recombinant by blue / white screening, and transfection of the purified complex bacmid were performed according to convention (eg O'Reilly, DR, Miller, LK & Luckow , VA "Baculovirus expression vectors. A laboratory manual." Oxford University Press, New York-Oxford (1994); "Bac-to-Bac ™ Baculoviorus Expression Systems Manual." Invitrogen, Life Technologies Incorporated (2000)). At least 1 μg each was used for co-transformation of DH10MultiBac Cre with pUCDM and pFBDM derivatives.
バクミド上のF−レプリコンの機能は、コピー数を1つ又は2つに制限することであり、所望しない組み換えの可能性を減少させる。pFBDM誘導体のMultiBacへの導入により、lacZα遺伝子が破壊され、複合バクミドのみを含む細胞の明確な同定が可能となる。しかし、pUCDM誘導体のCre触媒融合の場合には、複合体及び親バクミドの両方のコピーの共存を、クロラムフェニコール耐性に基づいて除外できない。従って、Cre触媒により挿入されたEYFP遺伝子を含むMultiBacを用いた初めのトランスフェクションからのウイルスを、プラーク精製によりコロニー的に分離した。32個のプラーク精製試料のうち29個(91%)がEYFPを発現していたので、Cre−loxP部位特異的組み換えは、ほぼ飽和した効率(saturating efficacy)で実施された。ウイルスプロモーター(p10、polh)及びターミネーター(SV40、HSVtk)の複数のコピーが存在するにも関わらず、MultiBac誘導体を、感染多重度(MOI)≦1で、Sf21細胞において連続的に少なくとも5回継代できた。 The function of the F-replicon on the bacmid is to limit the copy number to one or two, reducing the possibility of unwanted recombination. By introducing the pFBDM derivative into MultiBac, the lacZα gene is destroyed, and cells that contain only the complex bacmid can be clearly identified. However, in the case of Cre-catalyzed fusion of pUCDM derivatives, the coexistence of both copies of the complex and the parent bacmid cannot be ruled out based on chloramphenicol resistance. Therefore, the virus from the first transfection with MultiBac containing the EYFP gene inserted by Cre catalyst was colonized by plaque purification. Since 29 (91%) of the 32 plaque-purified samples expressed EYFP, Cre-loxP site-specific recombination was performed with a nearly saturated efficacy. In spite of the presence of multiple copies of the viral promoter (p10, polh) and terminator (SV40, HSVtk), the MultiBac derivative is continuously passaged at least 5 times in Sf21 cells with a multiplicity of infection (MOI) ≦ 1. I was able to do it.
[実施例2:複数遺伝子発現カセットの作製]
ベクターpFBDM及びpUCDMは、2つのプロモーター間に挿入されている増殖モジュールに起因して、複数遺伝子発現カセットを作製するのに特に適している。増殖のロジックを図4で図解する。複数遺伝子発現カセットを集合させるための唯一の必須条件は、増殖のために用いられる制限酵素(例えば、PmeI、AvrII、SpeI、及びBstZ17I又はNruIのいずれか)がユニークであることであって、これは、例えば、複数遺伝子カセットを集合する前に部位特異的突然変異誘発を行うことにより、又は挿入されたDNAコード配列の切断されるべきでない追加の部位を遮蔽可能な化合物(例えば、ペプチド核酸)を提供することにより、容易に達成され得る。遺伝子は、pFBDMのMCS1及びMCS2へとクローニングされる。ついで、発現カセット全体をPmeI及びAvrII消化により切り出す。得られたフラグメントを、SpeI/BstZ17I又はSpeI/NruI部位のいずれかを介した遺伝子のさらなるセットを含むpFBDMの増殖モジュールに入れる。SpeIはAvrIIと適合する粘着末端を産生し、他方、BstZ17I、NruI及びPmeIは平滑カッターである。その過程で、関与した制限部位は除去され、挿入されたカセット内に存在するモジュールを反復して用いることにより、増殖を繰り返すことができる。同様のロジックはまた、複数遺伝子発現カセットを有するpUCDM誘導体の作製にも適用される。さらに、プロモーター及び終了配列は、所望する場合には、本発明ベクター中の適切な制限部位を用いて容易に変更され得る。
[Example 2: Preparation of multiple gene expression cassette]
The vectors pFBDM and pUCDM are particularly suitable for making multigene expression cassettes due to the growth module inserted between two promoters. The growth logic is illustrated in FIG. The only prerequisite for assembling multiple gene expression cassettes is that the restriction enzymes used for propagation (eg, PmeI, AvrII, SpeI, and either BstZ17I or NruI) are unique, A compound capable of masking additional sites that should not be cleaved, eg, by performing site-directed mutagenesis prior to assembly of multiple gene cassettes (eg, peptide nucleic acids) Can be easily achieved. The gene is cloned into MCS1 and MCS2 of pFBDM. The entire expression cassette is then excised by PmeI and AvrII digestion. The resulting fragment is placed in the propagation module of pFBDM containing an additional set of genes via either SpeI / BstZ17I or SpeI / NruI sites. SpeI produces sticky ends that are compatible with AvrII, while BstZ17I, NruI and PmeI are blunt cutters. In the process, the restriction sites involved are removed and growth can be repeated by repeatedly using the modules present in the inserted cassette. Similar logic also applies to the generation of pUCDM derivatives with multiple gene expression cassettes. In addition, the promoter and termination sequence can be readily altered using appropriate restriction sites in the vectors of the invention, if desired.
[実施例3:タンパク質の製造を高めるために改変されたバキュロウイルス]
改良されたタンパク質製造特性を得るために、バキュロウイルスゲノムを改変した。2つのバキュロウイルス遺伝子、v−cath及びchiAを破壊することにより、結果として、感染及びタンパク質製造の間の細胞内コンパートメントの保持を高めた。v−cath遺伝子は、ウイルスプロテアーゼV−CATHをコードしており、これは、ウイルスDNA上の近接遺伝子であるchiA(キチナーゼをコードする)依存性のプロセスにより、細胞死を活性化する。V−CATH活性を排除し、かつchiA遺伝子産物に干渉されない精製のためのキチン−親和性クロマトグラフィーを選択的に用いることができるように、両方の遺伝子を破壊した。このいわゆるMultiBacバキュロウイルスによって製造されるタンパク質の特性は、ウイルス依存性タンパク質分解活性の減少及び細胞溶解の減少を通じて、顕著に改善されている。破壊されたウイルスDNA配列の代わりに、cre−lox部位特異的組み換えのためのLoxP配列を入れた。より詳細には図5を参照のこと。
[Example 3: Baculovirus modified to enhance protein production]
The baculovirus genome was modified to obtain improved protein production characteristics. Disrupting the two baculovirus genes, v-cath and chiA, resulted in increased retention of intracellular compartments during infection and protein production. The v-cath gene encodes the viral protease V-CATH, which activates cell death through a process dependent on chiA (encoding chitinase), a nearby gene on viral DNA. Both genes were disrupted so that chitin-affinity chromatography for purification could be used selectively to eliminate V-CATH activity and not interfere with the chiA gene product. The properties of the protein produced by this so-called MultiBac baculovirus are markedly improved through a decrease in virus-dependent proteolytic activity and a decrease in cell lysis. Instead of the disrupted viral DNA sequence, a LoxP sequence for cre-lox site-specific recombination was included. See FIG. 5 for more details.
[実施例4:pFBDM又はpUCDMトランスファーベクターへのクローニング]
選択した遺伝子を、標準的なクローニング手順を用いて、pFBDM及びpUCDMのマルチクローニングサイトMCS1又はMCS2(図2、3参照のこと)へとクローニングする。pFBDM誘導体についてのライゲーション反応物を、クローニング用の標準的なE. coli細胞(例えば、TOP10、DH5α、HB101)へとトランスフォームし、アンピシリン(100μg/ml)を含む寒天上にまく。pUCDM誘導体についてのライゲーション反応物を、pir遺伝子を発現しているE. coli細胞(例えば、BW23473、BW23474)へとトランスフォームし、クロラムフェニコール(25μg/ml)を含む寒天上にまく。特異的制限消化及び挿入物のDNA配列決定に基づき、正しいクローンを選択する。
[Example 4: Cloning into pFBDM or pUCDM transfer vector]
Selected genes are cloned into pFBDM and pUCDM multicloning sites MCS1 or MCS2 (see FIGS. 2 and 3) using standard cloning procedures. Ligation reactions for pFBDM derivatives are transformed into standard E. coli cells for cloning (eg, TOP10, DH5α, HB101) and plated on agar containing ampicillin (100 μg / ml). The ligation reaction for the pUCDM derivative is transformed into E. coli cells expressing the pir gene (eg, BW23473, BW23474) and plated on agar containing chloramphenicol (25 μg / ml). The correct clone is selected based on specific restriction digests and DNA sequencing of the insert.
[実施例5:Cre−lox部位特異的組み換えプロトコル]
およそ5〜10ngのpUCDM誘導体を、50〜100μlのエレクトロコンピテントDH10MultiBacCre細胞とともに、氷上でインキュベート(15分間)する。エレクトロポレーション(200Ω、25μF、1.8kVパルス)に続いて、細胞を37℃で8時間インキュベートし、カナマイシン(50μg/ml)、クロラムフェニコール(25μg/ml)及びアンピシリン(100μg/ml)を含む寒天上にまく。37℃でのインキュベート後(12〜15時間)、コロニーが現れる。ついで、バクミドは昆虫細胞トランスフェクションのために調製され得(III.6.参照のこと)、又はコロニーはTn7転移によるpFBDM誘導体の組み込みのために調製され得る(以下を参照のこと)。
[Example 5: Cre-lox site-specific recombination protocol]
Approximately 5-10 ng of pUCDM derivative is incubated on ice (15 minutes) with 50-100 μl of electrocompetent DH10MultiBac Cre cells. Following electroporation (200Ω, 25 μF, 1.8 kV pulse), cells were incubated for 8 hours at 37 ° C., kanamycin (50 μg / ml), chloramphenicol (25 μg / ml) and ampicillin (100 μg / ml). Sprinkle on agar containing. Colonies appear after incubation at 37 ° C. (12-15 hours). The bacmid can then be prepared for insect cell transfection (see III.6.) Or the colony can be prepared for incorporation of pFBDM derivatives by Tn7 transfer (see below).
[実施例6:pFBDM誘導体についての転移プロトコル]
およそ5〜10ngのpFBDM誘導体を、50〜100μlのエレクトロコンピテントDH10MultiBacCre細胞とともに、氷上でインキュベート(15分間)する。エレクトロポレーション(200Ω、25μF、1.8kVパルス)に続いて、細胞を37℃で8時間インキュベートし、カナマイシン(50μg/ml)、ゲンタマイシン(7μg/ml)、アンピシリン(100μg/ml)、テトラサイクリン(10μg/ml)、BluoGal(100μg/ml)及びIPTG(40μg/ml)を含む寒天上にまく。37℃でのインキュベート後(18〜24時間)、白色コロニーを選択する。ついで、バクミドは昆虫細胞感染のために調製され得る(以下を参照のこと)。
[Example 6: Transfer protocol for pFBDM derivatives]
Approximately 5-10 ng of pFBDM derivative is incubated on ice (15 minutes) with 50-100 μl of electrocompetent DH10MultiBac Cre cells. Following electroporation (200Ω, 25 μF, 1.8 kV pulse), cells were incubated for 8 hours at 37 ° C., and kanamycin (50 μg / ml), gentamicin (7 μg / ml), ampicillin (100 μg / ml), tetracycline ( 10 g / ml), BluoGal (100 μg / ml) and IPTG (40 μg / ml) on agar. After incubation at 37 ° C. (18-24 hours), white colonies are selected. The bacmid can then be prepared for insect cell infection (see below).
[実施例7:ワンステップ転移/cre−lox部位特異的組み換え]
Cre−lox部位特異的組み換え及びTn7転移は、所望する場合には、DH10MultiBacCre細胞において同時に実施され得る。2つのトランスフォーメーションの効率は、1つのプラスミドのみでのトランスフォーメーションと比較して減少しているので、非常に大量のDNAをこの反応に用いなければならない。選択するおよそ2〜4μgのpFBDM誘導体及び2〜4μgのpUCDM誘導体を、50〜100μlのエレクトロコンピテントDH10MultiBacCre細胞とともに、氷上でインキュベート(15分間)する。エレクトロポレーション(200Ω、25μF、1.8kVパルス)に続いて、細胞を37℃で8時間インキュベートし、クロラムフェニコール(25μg/ml)、カナマイシン(50μg/ml)、ゲンタマイシン(7μg/ml)、テトラサイクリン(10μg/ml)、BluoGal(100μg/ml)及びIPTG(40μg/ml)を含む寒天上にまく。37℃でのインキュベート後(18〜24時間)、白色コロニーを選択する。ついで、バクミドは昆虫細胞感染のために調製され得る(以下を参照のこと)。
[Example 7: One-step transfer / cre-lox site-specific recombination]
Cre-lox site-specific recombination and Tn7 transfer can be performed simultaneously in DH10MultiBac Cre cells, if desired. Since the efficiency of the two transformations is reduced compared to transformation with only one plasmid, a very large amount of DNA must be used for this reaction. Approximately 2-4 μg of selected pFBDM derivative and 2-4 μg of pUCDM derivative are incubated on ice (15 minutes) with 50-100 μl of electrocompetent DH10MultiBac Cre cells. Following electroporation (200Ω, 25 μF, 1.8 kV pulse), cells were incubated for 8 hours at 37 ° C., and chloramphenicol (25 μg / ml), kanamycin (50 μg / ml), gentamicin (7 μg / ml) , Spread on agar containing tetracycline (10 μg / ml), BluoGal (100 μg / ml) and IPTG (40 μg / ml). After incubation at 37 ° C. (18-24 hours), white colonies are selected. The bacmid can then be prepared for insect cell infection (see below).
[実施例8:Tn7転移のためのcre−lox組み込みの調製]
特定の適用のために、発現のためのタンパク質遺伝子を、Cre触媒によって組み込まれている外来遺伝子のセットをすでに運んでいるMultiBacバキュロウイルスのDNAに添加することが有利であり得る。ついで、組み込まれているpUCDM誘導体を有する組み換えMultiBacを提供するDH10MultiBacCre細胞(III.2.参照のこと)を、クロラムフェニコール(25μg/ml)、カナマイシン(50μg/ml)、アンピシリン(100μg/ml)、テトラサイクリン(10μg/ml)、BluoGal(100μg/ml)及びIPTG(40μg/ml)を含む寒天上に再度面線接種する。ついで、転移−コンピテントMultiBac誘導体を有する青色のコロニーを、OD600が0.5に達するまで、クロラムフェニコール(25μg/ml)、カナマイシン(50μg/ml)、アンピシリン(50μg/ml)及びテトラサイクリン(10μg/ml)を含む500mlの2×TYメディウム中で、37℃でインキュベートする。ついで、培養物を氷上で冷却し(15分間)、遠心分離(4000rpm、8分間)する。細胞ペレットを250mlの冷却10%グリセロール溶液(無菌)中に再懸濁し、遠心分離(4000rpm、8分間)する。ついで、細胞ペレットを200mlの冷却10%グリセロール溶液(無菌)に再懸濁し、再び遠心分離(4000rpm、8分間)する。ついで、細胞ペレットを50mlの冷却10%グリセロール溶液(無菌)に再懸濁し、遠心分離した後、最終的に1mlの10%グリセロール溶液(無菌)に再懸濁する。液体窒素中で、細胞を50〜100μlの一定分量で凍結し、−80℃で保存する。pFBDM誘導体の転移は、以下のとおりに実施され得る。
Example 8: Preparation of cre-lox incorporation for Tn7 transition
For certain applications, it may be advantageous to add protein genes for expression to the DNA of MultiBac baculovirus already carrying a set of foreign genes incorporated by Cre catalyst. DH10MultiBac Cre cells (see III.2.) That provide recombinant MultiBac with an incorporated pUCDM derivative were then chloramphenicol (25 μg / ml), kanamycin (50 μg / ml), ampicillin (100 μg / ml). ml), tetracycline (10 μg / ml), BluoGal (100 μg / ml) and IPTG (40 μg / ml) on the agar again. The blue colonies with metastatic-competent MultiBac derivatives are then collected until OD 600 reaches 0.5, chloramphenicol (25 μg / ml), kanamycin (50 μg / ml), ampicillin (50 μg / ml) and tetracycline. Incubate at 37 ° C. in 500 ml of 2 × TY medium containing (10 μg / ml). The culture is then cooled on ice (15 minutes) and centrifuged (4000 rpm, 8 minutes). The cell pellet is resuspended in 250 ml of cold 10% glycerol solution (sterile) and centrifuged (4000 rpm, 8 minutes). The cell pellet is then resuspended in 200 ml of chilled 10% glycerol solution (sterile) and centrifuged again (4000 rpm, 8 minutes). The cell pellet is then resuspended in 50 ml of chilled 10% glycerol solution (sterile), centrifuged, and finally resuspended in 1 ml of 10% glycerol solution (sterile). The cells are frozen in aliquots of 50-100 μl in liquid nitrogen and stored at −80 ° C. The transfer of the pFBDM derivative can be performed as follows.
[実施例9:バクミド調製及び昆虫細胞の感染]
バクミドDNAの調製、昆虫細胞の感染、及びタンパク質発現を、慣例に従って実施する(例えば、O'Reilly, D.R., Miller, L.K. & Luckow, V.A. "Baculovirus expression vectors. A laboratory manual." Oxford University Press, New York−Oxford (1994); "Bac−to−BacTM Baculoviorus Expression Systems Manual." Invitrogen, Life Technologies Incorporated, (2000))。
[Example 9: Preparation of bacmid and infection of insect cells]
Bacmid DNA preparation, insect cell infection, and protein expression are performed according to conventional practices (eg, O'Reilly, DR, Miller, LK & Luckow, VA "Baculovirus expression vectors. A laboratory manual." Oxford University Press, New York-Oxford (1994); "Bac-to-Bac ™ Baculoviorus Expression Systems Manual." Invitrogen, Life Technologies Incorporated, (2000)).
[実施例10:MultiBacへのcre−lox部位特異的組み換えの効率]
DH10MultiBacCre細胞におけるMultiBacの増殖は、バクミド上のF−レプリコンの存在によって決まる。F−レプリコンの機能は、コピー数(1つ又は2つ)の厳格な管理であり、所望しない組み換えの可能性を減少させる。pFBDM誘導体のMultiBacへの導入により、lacZα遺伝子が破壊され、従って、複合バクミドのみを含む細胞の明確な同定が可能となる。しかし、pUCDM誘導体のCre触媒による組み込みの場合には、1つの複合バクミドと1つの親MultiBac分子との共存を、クロラムフェニコール耐性に基づいて除外できない。従って、Cre触媒により挿入された黄色の蛍光タンパク質EYFPに対する遺伝子を含むMultiBacを用いた初めのトランスフェクションからのウイルスを、プラーク精製によりコロニー的に分離した。32個のプラーク精製試料のうち29個(91%)がEYFPを発現していたので、ほぼ飽和した効率でcre−lox部位特異的組み換え反応が起こっていると言える(さらに詳細には図6参照のこと)。
[Example 10: Efficiency of cre-lox site-specific recombination into MultiBac]
MultiBac growth in DH10MultiBac Cre cells is determined by the presence of the F-replicon on the bacmid. The function of the F-replicon is strict control of copy number (one or two), reducing the possibility of unwanted recombination. Introduction of the pFBDM derivative into MultiBac disrupts the lacZα gene, thus allowing clear identification of cells containing only complex bacmids. However, in the case of incorporation of pUCDM derivatives by Cre catalyst, the coexistence of one complex bacmid and one parent MultiBac molecule cannot be ruled out based on chloramphenicol resistance. Therefore, the virus from the first transfection with MultiBac containing the gene for the yellow fluorescent protein EYFP inserted by Cre catalyst was colonized by plaque purification. Since 29 (91%) of the 32 plaque-purified samples expressed EYFP, it can be said that the cre-lox site-specific recombination reaction occurred with almost saturated efficiency (see FIG. 6 for further details). )
[実施例11:MultiBacにおけるchiA及びv−cath欠損の効果]
市販のバキュロウイルス発現系を用いた異種タンパク質製造の間に、システインプロテアーゼの作用と一致するウイルス依存性タンパク質分解ブレイクダウンが観察された。バキュロウイルスのv−cath遺伝子は、昆虫細胞の宿主の液化に直接関与するシステインプロテアーゼをコードする。V−CATHは、ウイルスDNA上の近接遺伝子であるchiA(キチナーゼをコードする)依存性のプロセスにより、細胞死を活性化する。両方の遺伝子を破壊することにより、V−CATH活性が排除され、さらにchiA遺伝子産物に干渉されない精製のためのキチン親和性クロマトグラフィーを選択的に用いることが可能となる。MultiBacウイルスで感染させた細胞由来のサンプルと、v−cath及びchiAを運ぶ市販のバキュロウイルスで感染させた細胞由来のサンプルとを比較することにより、破壊の効果を分析した。MultiBacで感染させた細胞の溶解物では、細胞の元の状態の保持(maintenance of cell integrity)が非常に高められていると同時に、タンパク質分解活性の顕著な減少が観察された(より詳細には図7参照のこと)。
[Example 11: Effect of chiA and v-cath deficiency in MultiBac]
During heterologous protein production using a commercial baculovirus expression system, a virus-dependent proteolytic breakdown consistent with the action of cysteine protease was observed. The baculovirus v-cath gene encodes a cysteine protease that is directly involved in the liquefaction of the insect cell host. V-CATH activates cell death through a process dependent on chiA (encoding chitinase), a contiguous gene on viral DNA. Disrupting both genes eliminates V-CATH activity and allows selective use of chitin affinity chromatography for purification that does not interfere with the chiA gene product. The effect of disruption was analyzed by comparing samples from cells infected with MultiBac virus with samples from cells infected with commercial baculovirus carrying v-cath and chiA. In the lysates of cells infected with MultiBac, a significant decrease in proteolytic activity was observed while the maintenance of cell integrity was greatly enhanced (more specifically, (See FIG. 7).
[実施例12:MultiBacを用いた275kDaタンパク質複合体の製造]
試験実験において、130kDaのIsw2pタンパク質及び145kDaのItc1pタンパク質からなる酵母菌Isw2クロマチン再構築複合体を発現させた。1つ目のMultiBacは、両方のタンパク質をattTn7部位に組み込んで作製し、2つ目のMultiBacは、Isw2pをattTn7部位に組み込み、Itc1pをLoxP部位に挿入して作製した。ウイルス上の2つの遺伝子の空間的な分断は、昆虫細胞におけるIsw2複合体の、サブユニットの相対的産生レベルにも、機能的集合にも悪影響を及ぼさず、同時組み込み及びタンパク質発現のためのCre−lox及びTn7部位の両方の有用性を裏付ける。より詳細には図8参照のこと。
[Example 12: Production of 275 kDa protein complex using MultiBac]
In a test experiment, a yeast Isw2 chromatin reconstitution complex consisting of a 130 kDa Isw2p protein and a 145 kDa Itc1p protein was expressed. The first MultiBac was constructed by incorporating both proteins into the attTn7 site, and the second MultiBac was constructed by incorporating Isw2p into the attTn7 site and inserting Itc1p into the LoxP site. Spatial disruption of two genes on the virus does not adversely affect the relative production levels of subunits or functional assembly of the Isw2 complex in insect cells, and Cre for cointegration and protein expression -Supports the usefulness of both lox and Tn7 sites. See FIG. 8 for more details.
[実施例13:MultiBacを用いた多タンパク質複合体の製造]
酵母菌Isw2再構築複合体に加えて、さらに3つのメンバーからなる酵母菌Isw1b複合体(360kDa)及びヒト転写因子複合体(700kDa)を、MultiBacを用いて発現させた。さらに、全ての場合において、EYFP蛍光タンパク質も共発現させた。共発現実験において、EYFPの収率とそれぞれの複合体の収率に変化がなかったことから、この系において発現が飽和していないことが明らかとなり、より多くのサブユニットを含むさらに大きな複合体がMultibacを用いて発現可能なことが示唆される。より詳細には図9参照のこと。
[Example 13: Production of multiprotein complex using MultiBac]
In addition to the yeast Isw2 reconstitution complex, a three member yeast Isw1b complex (360 kDa) and a human transcription factor complex (700 kDa) were expressed using MultiBac. Furthermore, in all cases, EYFP fluorescent protein was also co-expressed. In co-expression experiments, there was no change in the yield of EYFP and the yield of each complex, revealing that expression was not saturated in this system, and a larger complex containing more subunits. It is suggested that can be expressed using Multibac. See FIG. 9 for more details.
[実施例14:哺乳動物細胞における遺伝子導入のためのMultiBac(「BacMam」)
バキュロウイルスプロモーター制御下の蛍光タンパク質EYFP及びECFP、並びにCMV後期プロモーター制御下のdsREDを含むMultiBac誘導体ウイルスを作製した。このハイブリッドウイルスで感染させた昆虫細胞は、EYFP及びECFPの発現を示した。昆虫細胞において増幅させたウイルスで感染させた哺乳動物COS細胞は、dsREDタンパク質の強い蛍光を示し、哺乳動物細胞への複数遺伝子導入のためのMultiBac(「BacMam」)の利用可能性を実証した。より詳細には図10参照のこと。
[Example 14: MultiBac for gene transfer in mammalian cells ("BacMam")
MultiBac derivative viruses containing fluorescent proteins EYFP and ECFP under baculovirus promoter control and dsRED under CMV late promoter control were prepared. Insect cells infected with this hybrid virus showed expression of EYFP and ECFP. Mammalian COS cells infected with amplified virus in insect cells showed strong fluorescence of the dsRED protein, demonstrating the availability of MultiBac (“BacMam”) for multigene transfer into mammalian cells. See FIG. 10 for more details.
II. MultiBac系キット
本発明のMultiBac系キットは、以下を1つ以上含んでいてもよい:
DH10MultiBacCre細胞、BW23474、BW23474細胞+、pFBDMベクター、pUCDMベクター、Tn7転移のためのコントロールプラスミド*、cre−lox部位特異的組み換えのためのコントロールプラスミド*、一般的なトランスフェクション試薬#
+;pUCDM誘導体の増殖のためのpir遺伝子を発現しているE. coli株(pir+バックグラウンドを有する任意の他の株を用いることもできる)。
*;実験において、蛍光タンパク質ECFP及びEYFPに対する遺伝子を運ぶベクターをコントロールとして使用した。これらの遺伝子は、Molecular Probeにより、許可を得て販売されている。蛍光顕微鏡によるか、蛍光分光光度計を用いるかのいずれかによる蛍光観察がもっぱら容易であるので、これらはコントロールとして特に有用である。しかし、容易に同定可能なタンパク質(グルクロニダーゼ(glucuronidase)、カテコールジオキシゲナーゼ、XylE、ルシフェラーゼなど)をコードする遺伝子を運ぶ任意のタイプのコントロールプラスミドを用いることもできる。
#;例えば、CellFECTIN(Invitrogen)、LipoTAXI(登録商標)トランスフェクション試薬(Stratagene)など。
II. MultiBac kits The MultiBac kits of the present invention may include one or more of the following:
DH10MultiBac Cre cells, BW23474, BW23474 cells +, pFBDM vector, pUCDM vector, control plasmid for Tn7 metastasis *, control plasmid *, typical transfection reagents for cre-lox site-specific recombination #
+; E. coli strain expressing the pir gene for growth of pUCDM derivative (any other strain with pir + background can also be used).
* In the experiment, vectors carrying genes for the fluorescent proteins ECFP and EYFP were used as controls. These genes are sold with permission by Molecular Probes. These are particularly useful as controls, since fluorescence observations either with a fluorescence microscope or with a fluorescence spectrophotometer are exclusively easy. However, any type of control plasmid carrying a gene encoding a readily identifiable protein (glucuronidase, catechol dioxygenase, XylE, luciferase, etc.) can also be used.
#: For example, CellFECTIN (Invitrogen), LipoTAXI (registered trademark) transfection reagent (Stratagene), etc.
Claims (25)
(a)頭部−頭部、頭部−尾部、又は尾部−尾部の配置での少なくとも2つの発現カセット、T1−MCS1−P1及びP2−MCS2−T2;それぞれ、マルチクローニングサイトであるMCS1又はMCS2を含み、MCS1はプロモーターP1及び終了配列T1に隣接しており、MCS2はプロモーターP2及び終了配列T2に隣接している、
(b)プロモーターP1とP2との間にある少なくとも1つの増殖モジュールM(少なくとも2つの制限部位A及びBを含む)、
(c)少なくとも2つの制限部位X及びY(それぞれ発現カセットの1つに隣接している)、
{式中:
(i)制限部位A及びX並びにB及びYは適合する、しかし、
(ii)AY及びBXのライゲーション産物は、制限部位A、B、X及びYに特異的な制限酵素であるa、b、x、又はyによって酵素的に切断されず、かつ
(iii)制限部位A及びB並びにX及びYは適合しない}]
の機能的配置を含む、複数遺伝子適用のためのポリヌクレオチド。 Formula (I) below
(A) at least two expression cassettes in head-to-head, head-to-tail, or tail-to-tail arrangement, T1-MCS1-P1 and P2-MCS2-T2; MCS1 or MCS2, which are multiple cloning sites, respectively MCS1 is adjacent to promoter P1 and termination sequence T1, and MCS2 is adjacent to promoter P2 and termination sequence T2.
(B) at least one growth module M (including at least two restriction sites A and B) between promoters P1 and P2,
(C) at least two restriction sites X and Y (each adjacent to one of the expression cassettes),
{Where:
(I) Restriction sites A and X and B and Y are compatible, but
(Ii) the ligation products of AY and BX are not enzymatically cleaved by a, b, x, or y, which are specific restriction enzymes for restriction sites A, B, X and Y, and (iii) restriction sites A and B and X and Y are not compatible}]
A polynucleotide for multiple gene applications, comprising a functional arrangement of
(b)SV40及びHSVtkから選択される終了配列、
(c)BstZ17I、SpeI、ClaI及びNruIからなる群から選択される、増殖モジュールM中の制限部位A及びB、
(d)PmeI及びAvrIIからなる群から選択される制限部位X及びY、
(e)cre−lox及びTn7組み換え系から選択されるウイルス組み込みのための部位、
を含む、請求項1乃至7のいずれか一項記載のポリヌクレオチド。 (A) promoters P1 and P2 selected from polh and p10,
(B) a termination sequence selected from SV40 and HSVtk,
(C) restriction sites A and B in the growth module M, selected from the group consisting of BstZ17I, SpeI, ClaI and NruI,
(D) restriction sites X and Y selected from the group consisting of PmeI and AvrII,
(E) a site for viral integration selected from cre-lox and Tn7 recombination systems;
The polynucleotide according to any one of claims 1 to 7, comprising:
(b)請求項9乃至17のいずれか一項記載の第二のベクターのMCS1及び/又はMCS2へと1つ以上の遺伝子をクローニングする工程
(c)前記第一のトランスファーベクター中の制限部位X及びYで、機能的配置全体を切り出す工程、
(d)増殖モジュールMで前記第二のトランスファーベクターを切断する工程、
(e)工程(c)で切り出された機能的配置を、工程(d)で切断された前記第二のベクターの増殖部位へとライゲーションし、それにより前記第一のトランスファーベクターの増殖モジュールと、前記第一及び第二のベクターの両方の発現カセットとを有する第三のトランスファーベクターを作製する工程、及び
(f)複数の発現カセットを有するトランスファーベクターを集合させるために、工程(a)から工程(e)を任意選択で反復する工程、
を含む、複数遺伝子発現カセットの作製方法。 (A) a step of cloning one or more genes into MCS1 and / or MCS2 of the first vector according to any one of claims 9 to 17,
(B) a step of cloning one or more genes into MCS1 and / or MCS2 of the second vector according to any one of claims 9 to 17 (c) a restriction site X in said first transfer vector And Y to cut out the entire functional arrangement,
(D) cleaving the second transfer vector with the growth module M;
(E) ligating the functional arrangement excised in step (c) to the propagation site of the second vector cleaved in step (d), thereby the propagation module of the first transfer vector; Producing a third transfer vector having both expression cassettes of the first and second vectors; and (f) steps (a) to (a) for assembling transfer vectors having a plurality of expression cassettes. Optionally repeating (e),
A method for producing a multi-gene expression cassette.
(b)前記遺伝子を同時に発現することができる宿主細胞へと前記複数遺伝子発現カセットを導入する工程、
を含む、in vitroでの多タンパク質複合体の製造方法。 (A) producing a multi-gene expression cassette according to claim 22, and (b) introducing the multi-gene expression cassette into a host cell capable of simultaneously expressing the genes,
A method for producing a multiprotein complex in vitro, comprising:
(b)前記遺伝子を同時に発現する動物へと前記複数遺伝子発現カセットを導入する工程、
を含む、in vivoでの多タンパク質複合体の製造方法。 (A) producing a multi-gene expression cassette according to claim 22, and (b) introducing the multi-gene expression cassette into an animal that simultaneously expresses the gene,
A method for producing a multiprotein complex in vivo, comprising:
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